JP3032757B1 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary batteryInfo
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Abstract
【要約】
【課題】 放電電圧が高く大電流充放電特性に優れ、か
つサイクル特性に優れる非水電解液二次電池の提供。
【解決手段】 (A)特定のリチウムニッケル複合酸化
物またはリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用
いた正極、(B)リチウムイオンを吸蔵・放出する化合
物を含む負極、および(C)非水溶媒に電解質を溶解し
た電解液とを具備してなる非水電解液二次電池であっ
て、前記正極活物質は、一次粒子からなる二次粒子を形
成し、かつ一次粒子の短尺方向平均長さrと二次粒子の
粒度分布の体積累積頻度が50%に達する粒径D50と
の比D50/rが
10≦D50/r≦50
であることを特徴とする非水電解液二次電池。A non-aqueous electrolyte secondary battery having a high discharge voltage, excellent large-current charge / discharge characteristics, and excellent cycle characteristics. SOLUTION: (A) a positive electrode using a specific lithium nickel composite oxide or lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material, (B) a negative electrode containing a compound capable of inserting and extracting lithium ions, and (C) a nonaqueous solution A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent, wherein the positive electrode active material forms secondary particles composed of primary particles, and the average length of the primary particles in the short direction. A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a ratio D50 / r between the diameter r and the particle diameter D50 at which the volume cumulative frequency of the particle size distribution of the secondary particles reaches 50% is 10 ≦ D50 / r ≦ 50.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
用正極活物質に関するものである。The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、VTR、携帯電話、モバイルコン
ピュータ等の各種の電子機器の小型、軽量化に伴い、そ
れらの電源として高エネルギー密度の二次電池の要求が
高まり、リチウムを負極活物質とする非水電解液二次電
池の研究が活発に行われている。すでに、LiCoO2
を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池が高エネ
ルギー密度の二次電池として実用化されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the reduction in size and weight of various electronic devices such as VTRs, mobile phones, and mobile computers, the demand for secondary batteries having a high energy density has increased as a power source for these devices. Research on non-aqueous electrolyte secondary batteries has been actively conducted. Already, LiCoO 2
Lithium ion secondary batteries using as a positive electrode active material have been put to practical use as secondary batteries with high energy density.
【0003】非水電解液二次電池は、負極にリチウム、
リチウム合金またはリチウムイオンを吸蔵・放出する化
合物を用い、電解液としてプロピレンカーボネート(P
C)、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカ
ーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DM
C)、ジエチルカーボネート(DEC)、1,2−ジメ
トキシエタン(DME)、γ−ブチルラクトン(γ−B
L)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテト
ラヒドロフラン(2−MeTHF)、およびその他の非
水電解質中にLiClO4、LiBF4、LiAsF6、
LiPF6、LiCF3SO3、LiAlCl4、およびそ
の他のリチウム塩(電解質)を溶解したものから構成さ
れている。正極としては、層状化合物のインターカレー
ション、またはドーピング現象を利用した活物質が注目
されている。[0003] Non-aqueous electrolyte secondary batteries use lithium as a negative electrode,
Using a lithium alloy or a compound that absorbs and releases lithium ions, propylene carbonate (P
C), ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DM
C), diethyl carbonate (DEC), 1,2-dimethoxyethane (DME), γ-butyl lactone (γ-B
L), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF), and LiClO 4 in other non-aqueous electrolyte, LiBF 4, LiAsF 6,
It is composed of LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiAlCl 4 and other lithium salts (electrolytes) dissolved therein. As a positive electrode, an active material utilizing intercalation or doping of a layered compound has attracted attention.
【0004】前記層状化合物のインターカレーションを
利用した例としては、カルコゲナイド化合物が比較的優
れた充放電サイクル特性を有している。しかしながら、
カルコゲナイド化合物は、起電力が低く、リチウム金属
を負極として用いた場合でも実用的な放電電圧はせいぜ
い2V前後であり、非水電解液二次電池の特徴である高
起電力という点を満足するものではなかった。As an example utilizing the intercalation of the layered compound, a chalcogenide compound has relatively excellent charge / discharge cycle characteristics. However,
Chalcogenide compounds have a low electromotive force, and the practical discharge voltage is at most about 2 V even when lithium metal is used as the negative electrode, satisfying the high electromotive force characteristic of nonaqueous electrolyte secondary batteries. Was not.
【0005】一方、同様な層状構造を有するV2O5、V
6O13、LiCoO2、LiNiO2またはドーピング現
象を利用したLiMn2O4などの金属酸化物系化合物は
高起電力という特徴を有する点で注目されている。特
に、LiCoO2、LiNiO2からなる正極を用いた電
池は4V程度の起電力を有し、しかも理論的エネルギー
密度が正極活物質当たりほぼ1kWh/kgという大き
な値を有する。こうした特徴から、小型または軽量化の
ニーズの高い携帯電話をはじめとするモバイル機器用電
源として実用化されている。また、非水電解液二次電池
を大型化することによって、夜間電力を貯蔵し電力消費
の平坦化を行う電力貯蔵用非水電解液二次電池や、ハイ
ブリッド電気自動車あるいは電気自動車用電源として開
発が進められている。On the other hand, V 2 O 5 , V
Metal oxide-based compounds such as 6 O 13 , LiCoO 2 , LiNiO 2, or LiMn 2 O 4 utilizing the doping phenomenon have attracted attention because of their high electromotive force characteristics. In particular, a battery using a positive electrode made of LiCoO 2 or LiNiO 2 has an electromotive force of about 4 V and a theoretical energy density of about 1 kWh / kg per positive electrode active material. Because of these features, it has been put to practical use as a power source for mobile devices such as mobile phones, which are highly required to be reduced in size or weight. In addition, by increasing the size of the non-aqueous electrolyte secondary battery, it is developed as a non-aqueous electrolyte secondary battery for power storage that stores nighttime power and flattens power consumption, and a power source for hybrid electric vehicles or electric vehicles. Is being promoted.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た金属酸化物系化合物とリチウムイオンを吸蔵・放出す
る化合物を用いた非水電解液二次電池は、大電流充放電
特性やサイクル特性の点でまだ改良の余地があった。However, non-aqueous electrolyte secondary batteries using the above-mentioned metal oxide compounds and compounds that occlude and release lithium ions are characterized by large current charge / discharge characteristics and cycle characteristics. There was still room for improvement.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】[発明の概要] <要旨> 本発明の非水電解液二次電池は、 (A)一般式Lix M1-y Ay Fz O2n-z(ここで、
0.9≦x≦1.1、0≦y≦0.5、0≦z≦0.2
5、1≦n≦2、MはCo、Ni、Mnから選ばれる少
なくとも一種以上の遷移元素、AはCo、Ni、Mn、
B、Alから選ばれる少なくとも一種以上の元素であ
る)で表される複合酸化物を正極活物質に用いた正極、 (B)リチウムイオンを吸蔵・放出する化合物を含む負
極、および (C)非水溶媒に電解質を溶解した電解液とを具備して
なるものであって、前記正極活物質はC軸配向性を持っ
た結晶構造を有する、一次粒子からなる二次粒子を形成
し、かつ一次粒子の短尺方向長さrと二次粒子の平均粒
径D50との比D50/rが 10≦D50/r≦50 であることを特徴とするものである。Means for Solving the Problems] SUMMARY OF THE INVENTION <Summary> The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, (A) the general formula Li x M 1-y A y F z O 2n-z ( wherein so,
0.9 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2
5, 1 ≦ n ≦ 2, M is at least one or more transition elements selected from Co, Ni, Mn, A is Co, Ni, Mn,
B, at least one element selected from Al) as a positive electrode active material, (B) a negative electrode containing a compound that absorbs and releases lithium ions, and (C) a non- An electrolyte solution in which an electrolyte is dissolved in a water solvent, wherein the positive electrode active material has a crystal structure with C-axis orientation, forms secondary particles composed of primary particles, and The ratio D50 / r of the length r in the short direction of the particles to the average particle diameter D50 of the secondary particles is 10 ≦ D50 / r ≦ 50.
【0008】<効果>本発明によれば、放電電圧が高く
大電流充放電特性に優れ、かつサイクル特性に優れた非
水電解液二次電池が提供される。<Effect> According to the present invention, there is provided a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high discharge voltage, excellent large-current charge / discharge characteristics, and excellent cycle characteristics.
【0009】[発明の具体的説明] <正極活物質> 本発明の非水電解液二次電池は、一般式Lix M1-y A
y Fz O2n-z(ここで、0.9≦x≦1.1、0≦y≦
0.5、0≦z≦0.25、1≦n≦2、MはCo、N
i、Mnから選ばれる少なくとも一種以上の遷移元素、
AはCo、Ni、Mn、B、Alから選ばれる少なくと
も一種以上の元素である)で表される複合酸化物であっ
て、C軸配向性を持った結晶構造を有する、一次粒子か
らなる二次粒子を形成し、かつ一次粒子の短尺方向長さ
rと二次粒子の平均粒径D50との比D50/rが 10≦D50/r≦50 であることを特徴とする正極活物質を用いるものであ
る。[Specific Description of the Invention] <Positive Electrode Active Material> The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a general formula Li x M 1-y A
y F z O 2n-z (where 0.9 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦
0.5, 0 ≦ z ≦ 0.25, 1 ≦ n ≦ 2, M is Co, N
i, at least one or more transition elements selected from Mn,
A is at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, B, and Al), and is a composite oxide composed of primary particles having a crystal structure having C-axis orientation. A positive electrode active material is used, wherein secondary particles are formed, and the ratio D50 / r between the length r of the primary particles in the short direction and the average particle diameter D50 of the secondary particles is 10 ≦ D50 / r ≦ 50. Things.
【0010】本発明では、このような複合酸化物を正極
活物質として用いることにより、大電流充放電特性に優
れ、かつサイクル特性に優れる非水電解液二次電池を可
能にするものであり、従来の非水電解液二次電池用正極
に用いられるLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4
などの正極活物質で問題となった、大電流特性を向上さ
せるとサイクル特性が低下し、サイクル特性を向上させ
ると放電容量と大電流特性が低下するというジレンマを
解決するものである。In the present invention, by using such a composite oxide as a positive electrode active material, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent large current charge / discharge characteristics and excellent cycle characteristics can be provided. LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 used for a conventional positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery
It is an object of the present invention to solve the dilemma of improving the large current characteristics, which is a problem with the positive electrode active material, such that the cycle characteristics are deteriorated, and the improvement of the cycle characteristics is deteriorated in the discharge capacity and the large current characteristics.
【0011】このような複合酸化物は、LiNiO2ま
たはLiMn2O4を主体として、以下に示すように合成
することができる。Such a composite oxide can be synthesized mainly by using LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 as follows.
【0012】前記正極活物質において、リチウムニッケ
ル複合酸化物は、原料として、リチウム化合物、例えば
水酸化リチウム(LiOH)、酸化リチウム(Li
2O)、炭酸リチウム(Li2CO3)、硝酸リチウム
(LiNO3)、フッ化リチウム(LiF)、およびそ
の他、と、ニッケル化合物、例えば水酸化ニッケル[N
i(OH)2]、炭酸ニッケル(NiCO3)、酸化ニッ
ケル(NiO)、硝酸ニッケル[Ni(NO3)2]、お
よびその他、とを、Li/Niの比が1以上1.25以
下となるように混合し、水溶媒、あるいは酸性水溶液、
あるいはアルカリ性水溶液、もしくはメタノール、エタ
ノール、アセトンなどの有機溶媒中で混合し、得られた
スラリーを酸素濃度が18%以上100%以下の酸化雰
囲気中650℃以上750℃以下の温度に保持された反
応炉内に噴霧することにより得られた複合酸化物を酸素
濃度が18%以上100%以下の酸化雰囲気下で0.1
MPas以上50MPas以下の加圧を行い、450℃
以上900℃以下で1時間以上加熱処理を行った後に毎
時50℃以下冷却速度で徐冷を行うことによって得られ
る。In the above-mentioned positive electrode active material, the lithium nickel composite oxide is formed from a lithium compound such as lithium hydroxide (LiOH) or lithium oxide (Li) as a raw material.
2 O), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium nitrate (LiNO 3 ), lithium fluoride (LiF), and others, and a nickel compound such as nickel hydroxide [N
i (OH) 2 ], nickel carbonate (NiCO 3 ), nickel oxide (NiO), nickel nitrate [Ni (NO 3 ) 2 ], and others, with a Li / Ni ratio of 1 or more and 1.25 or less. Water solvent, or acidic aqueous solution,
Alternatively, a reaction is performed in which the slurry is mixed in an alkaline aqueous solution or an organic solvent such as methanol, ethanol, or acetone, and the resulting slurry is kept at a temperature of 650 ° C. to 750 ° C. in an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 18% to 100%. The composite oxide obtained by spraying into the furnace is subjected to 0.1% oxidation in an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 18% or more and 100% or less.
Pressurizing not less than MPas and not more than 50 MPas, 450 ° C
It is obtained by performing a heat treatment at 900 ° C. or lower for 1 hour or more and then gradually cooling at a cooling rate of 50 ° C. or lower per hour.
【0013】また、リチウムマンガン複合酸化物は、原
料として、前記のリチウム化合物と、酸化マンガン(M
nO2)・炭酸マンガン(MnCO3)、硝酸マンガン
[Mn(NO3)2]などのマンガン化合物とを、Li/
Mnの比が0.5以上0.51以下となるように混合す
る他は、前記のリチウムニッケル複合酸化物と同様にし
て合成することができる。[0013] The lithium manganese composite oxide is prepared by mixing the above lithium compound and manganese oxide (M
manganese compounds such as nO 2 ) / manganese carbonate (MnCO 3 ) and manganese nitrate [Mn (NO 3 ) 2 ]
Except for mixing so that the ratio of Mn is 0.5 or more and 0.51 or less, it can be synthesized in the same manner as the above-mentioned lithium nickel composite oxide.
【0014】また、リチウムニッケル複合酸化物におい
ては、ニッケルの一部をCo、Mn、B、F、Al、L
iの中から選ばれる少なくとも一種以上の元素により、
リチウムマンガン複合酸化物においては、マンガンの一
部をCo、Ni、B、F、Al、Liの中から選ばれる
少なくとも一種以上の元素により、置換することによっ
て、充放電反応にともなう過度の結晶構造変化を抑制
し、また、正極活物質一次粒子の結晶成長を制御するこ
とによって、サイクル特性を向上させることが可能とな
る。さらには、噴霧熱分解法と高酸素圧下加熱法および
徐冷法とを組み合わせることによって、一次粒子の大き
さと三方晶系のc軸配向性および層状構造のオーダーリ
ングを高めることができるため、充放電反応に伴うリチ
ウムイオンの拡散が容易となる。一次粒子の結晶性を制
御することにより活物質の反応抵抗が低減され、放電電
位を上昇させ、かつ大電流特性が向上する。また、一次
粒子の大きさを制御することによって、サイクル特性を
向上させることができる。In the lithium-nickel composite oxide, nickel is partially replaced with Co, Mn, B, F, Al, L
by at least one or more elements selected from i
In the lithium-manganese composite oxide, by replacing a part of manganese with at least one or more elements selected from Co, Ni, B, F, Al, and Li, an excessive crystal structure accompanying a charge / discharge reaction is obtained. By suppressing the change and controlling the crystal growth of the primary particles of the positive electrode active material, the cycle characteristics can be improved. Furthermore, by combining the spray pyrolysis method with the heating method under high oxygen pressure and the slow cooling method, the size of the primary particles, the c-axis orientation of the trigonal system, and the ordering of the layered structure can be increased, so that the charge-discharge reaction This facilitates diffusion of lithium ions. By controlling the crystallinity of the primary particles, the reaction resistance of the active material is reduced, the discharge potential is increased, and the large current characteristics are improved. Further, the cycle characteristics can be improved by controlling the size of the primary particles.
【0015】これらの元素による置換を行う際には、水
酸化ニッケル[Ni(OH)2]、炭酸ニッケル(Ni
CO3)、酸化ニッケル(NiO)、硝酸ニッケル[N
i(NO3)2]などのニッケル化合物、水酸化コバルト
[Co(OH)2]、炭酸コバルト(CoCO3)、酸化
コバルト(CoO,Co2O3)、硝酸ニッケル[Co
(NO3)2]などのコバルト化合物、酸化マンガン(M
nO2)・炭酸マンガン(MnCO3)、硝酸マンガン
[Mn(NO3)2]などのマンガン化合物、ホウ酸(H
3BO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、酸化ホ
ウ素(B2O3)、テトラヒドリドホウ酸リチウム(Li
BH4)などのホウ素化合物、フッ化リチウム(Li
F)、水酸化アルミニウム[Al(OH)3]、酸化ア
ルミニウム(Al2O3)、硫酸アルミニウム[Al
2(SO4)3]硝酸アルミニウム[Al(NO3)3]な
どのアルミニウム化合物と水酸化リチウム(LiO
H)、酸化リチウム(Li2O)、炭酸リチウム(Li2
CO3)、硝酸リチウム(LiNO3)などのリチウム化
合物とを所定のモル比となるように水溶媒、あるいは酸
性水溶液、あるいはアルカリ性水溶液、もしくはメタノ
ール、エタノール、アセトンなどの有機溶媒中で混合
し、得られたスラリーを酸素濃度が18%以上100%
以下の酸化雰囲気中650℃以上750℃以下の温度に
保持された反応炉内に噴霧することにより製造される。
また、得られた複合酸化物を酸素濃度が18%以上10
0%以下である雰囲気下で0.1MPas以上50MP
as以下の加圧を行い、450℃以上900℃以下で1
時間以上加熱処理を行った後に冷却速度が毎時50℃以
下の徐冷を行うことによって得られる。また、共沈法に
より得られたNiとLi以外の元素M(M=Co,M
n,Al)との水酸化物の表面をNi以外の元素M(M
=Co,Mn,Al)の水酸化物で被覆したものと、水
酸化リチウム(LiOH)、酸化リチウム(Li
2O)、炭酸リチウム(Li2CO3)、硝酸リチウム
(LiNO3)などのリチウム化合物とを混合したもの
を前記加熱処理を行ってもよい。When replacing with these elements, nickel hydroxide [Ni (OH) 2 ], nickel carbonate (Ni
CO 3 ), nickel oxide (NiO), nickel nitrate [N
i (NO 3 ) 2 ], cobalt hydroxide [Co (OH) 2 ], cobalt carbonate (CoCO 3 ), cobalt oxide (CoO, Co 2 O 3 ), nickel nitrate [Co
(NO 3 ) 2 ], manganese oxide (M
manganese compounds such as nO 2 ) / manganese carbonate (MnCO 3 ) and manganese nitrate [Mn (NO 3 ) 2 ]; boric acid (H
3 BO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), boron oxide (B 2 O 3 ), lithium tetrahydride borate (Li
Boron compounds such as BH 4 ), lithium fluoride (Li
F), aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ], aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum sulfate [Al
2 (SO 4 ) 3 ] aluminum nitrate [Al (NO 3 ) 3 ] and lithium hydroxide (LiO
H), lithium oxide (Li 2 O), lithium carbonate (Li 2
Mixing a lithium compound such as CO 3 ) and lithium nitrate (LiNO 3 ) in a water solvent, an acidic aqueous solution, or an alkaline aqueous solution, or an organic solvent such as methanol, ethanol, or acetone so as to have a predetermined molar ratio; The obtained slurry has an oxygen concentration of 18% to 100%.
It is manufactured by spraying in a reaction furnace maintained at a temperature of 650 ° C. or more and 750 ° C. or less in the following oxidizing atmosphere.
Further, the obtained composite oxide has an oxygen concentration of 18% or more and 10% or more.
0.1 MPa or more and 50 MPa in an atmosphere of 0% or less
pressure of 450 ° C or lower and 900 ° C or lower
It is obtained by performing slow cooling at a cooling rate of 50 ° C. or less per hour after performing the heat treatment for at least an hour. Elements M other than Ni and Li obtained by the coprecipitation method (M = Co, M
n, Al) and the surface of the hydroxide with an element M other than Ni (M
= Co, Mn, Al), lithium hydroxide (LiOH), lithium oxide (Li)
2 O), lithium (Li 2 CO 3 carbonate), it may perform the heat treatment a mixture of a lithium compound such as lithium nitrate (LiNO 3).
【0016】もしくは、予め合成したLiNiO2また
はLiMnO4に所定のモル比で置換に用いる金属化合
物を混合した後、加熱処理を行い、酸素濃度が18%以
上100%以下である雰囲気下で0.1MPas以上5
0MPas以下の加圧し、450℃以上900℃以下で
1時間以上加熱処理を行った後に冷却速度が毎時50℃
以下の徐冷を行うことによって製造される。Alternatively, after mixing LiNiO 2 or LiMnO 4 synthesized in advance with a metal compound to be used for substitution at a predetermined molar ratio, heat treatment is carried out, and the mixture is added in an atmosphere having an oxygen concentration of 18% or more and 100% or less. 1MPas or more 5
After applying pressure of 0 MPa or less and performing heat treatment at 450 ° C. or more and 900 ° C. or less for 1 hour or more, the cooling rate is 50 ° C./hour.
It is manufactured by performing the following slow cooling.
【0017】得られた原料スラリーを噴霧熱分解するこ
とにより、均一な組成分布が得られ、高酸素圧下加熱法
を行うことによって所望する一次粒子の大きさとc軸配
向性を持った結晶構造が得られる。さらに、毎時50℃
以下の冷却速度で徐冷することによって層状構造のオー
ダーリングを高めることができる。By spray pyrolyzing the obtained raw material slurry, a uniform composition distribution can be obtained, and a crystal structure having desired primary particle size and c-axis orientation can be obtained by heating under a high oxygen pressure. can get. In addition, 50 ° C per hour
By slow cooling at the following cooling rate, ordering of the layered structure can be enhanced.
【0018】LiNiO2のニッケルの一部をLi以外
の置換元素M’で置換したときの組成式をLiNi1-y
M’yO2とすると、0≦y≦0.5であることが好まし
い。yが0.5を超えると、ニッケルイオンのリチウム
イオンサイトヘの混入が起き易くなり、充放電時のリチ
ウムイオンの拡散が妨げられる。その結果、分極が増大
し放電電位の低下、大電流充放電特性の低下を招くこと
から、0≦y≦0.5であることが好ましい。また、L
iにより置換を行う場合の組成式をLi1+pNi1-pO2
とすると、0≦p≦0.1であることが好ましい。pが
0.1を超えると、結晶構造が不安定となり充放電サイ
クル特性が低下することから、0≦p≦0.1であるこ
とが好ましい。さらには、LiとFとを同時置換を行っ
たときの組成式をLi1+pNi1-pO2-zFzとすると、0
≦z≦0.25であることが好ましい。zが0.25を
越えると、充放電時のリチウムイオンの拡散が妨げら
れ、充放電容量の低下を招く。より好ましくは0≦z≦
0.1である。When a part of nickel of LiNiO 2 is substituted by a substitution element M ′ other than Li, the composition formula is LiNi 1-y
Assuming that M ′ y O 2 , it is preferable that 0 ≦ y ≦ 0.5. When y exceeds 0.5, nickel ions easily mix into lithium ion sites, and diffusion of lithium ions during charging and discharging is hindered. As a result, the polarization is increased, the discharge potential is reduced, and the large current charge / discharge characteristics are reduced. Therefore, it is preferable that 0 ≦ y ≦ 0.5. Also, L
When the substitution is performed by i, the composition formula is Li 1 + p Ni 1-p O 2
Then, it is preferable that 0 ≦ p ≦ 0.1. When p exceeds 0.1, the crystal structure becomes unstable and the charge / discharge cycle characteristics deteriorate, so that 0 ≦ p ≦ 0.1 is preferable. Further, when the composition formula when Li and F are simultaneously substituted is Li 1 + p Ni 1-p O 2-z Fz , 0
It is preferable that ≦ z ≦ 0.25. When z exceeds 0.25, diffusion of lithium ions at the time of charge / discharge is hindered, and the charge / discharge capacity is reduced. More preferably, 0 ≦ z ≦
0.1.
【0019】噴霧熱分解処理は、酸素濃度が18%以上
100%であるような酸化雰囲気下で650〜750℃
の温度に保持することが好ましい。焼成は、酸素以外の
ガス(例えばアルゴンガス、窒素ガス)と酸素との混合
ガス中で行ってもよい。酸素濃度が18%よりも低い場
合、粒子表面に炭酸リチウム、酸化ニッケルなどの未反
応生成物が残留し、リチウムイオンの吸蔵・放出反応を
阻害する。また、これらの未反応生成物が残留すると、
放電電位が低下する。一方、酸素濃度が18%を超える
場合、未反応生成物は少なくなり、リチウムイオン、ニ
ッケルイオンのディスオーダーの少ない結晶構造が得ら
れ、放電容量、放電電位ともに高い値が得られる。65
0℃より低い温度では、反応が不十分となり未反応生成
物が残留し、リチウムイオンの吸蔵・放出反応を阻害す
る。また、リチウムイオン、ニッケルイオンのディスオ
ーダーが起き易く、均一な結晶構造を得ることができな
い。ディスオーダーが多い結晶構造では、ニッケルイオ
ンの価数が3未満となる。結晶中の電価を中性に保つ働
きが生じるため、吸蔵・放出可能なリチウムイオンが減
少する。その結果、充放電容量が低下する。一方、75
0℃を超えると、分解反応により酸素の脱離が起こり、
粒子表面に反応抵抗の極めて高い酸化ニッケルが多く付
着するため、リチウムイオンの吸蔵・放出反応が阻害さ
れる。そのため、充放電容量が低下し、大電流充放電特
性も低下する。したがって、650〜750℃の範囲で
保持することが好ましい。The spray pyrolysis treatment is performed at 650 to 750 ° C. in an oxidizing atmosphere in which the oxygen concentration is 18% or more and 100%.
It is preferable that the temperature is maintained at the temperature. The firing may be performed in a mixed gas of a gas other than oxygen (eg, an argon gas or a nitrogen gas) and oxygen. When the oxygen concentration is lower than 18%, unreacted products such as lithium carbonate and nickel oxide remain on the surface of the particles, and inhibit the lithium ion occlusion / release reaction. Also, if these unreacted products remain,
The discharge potential decreases. On the other hand, when the oxygen concentration exceeds 18%, the amount of unreacted products decreases, a crystal structure with less disorder of lithium ions and nickel ions is obtained, and high values are obtained for both discharge capacity and discharge potential. 65
If the temperature is lower than 0 ° C., the reaction becomes insufficient and unreacted products remain, thereby inhibiting the lithium ion occlusion / release reaction. In addition, lithium ions and nickel ions are easily disordered, and a uniform crystal structure cannot be obtained. In a crystal structure with many disorder, the valence of nickel ions is less than 3. Since the function of maintaining the charge in the crystal at neutral occurs, the amount of lithium ions that can be inserted and extracted decreases. As a result, the charge / discharge capacity decreases. On the other hand, 75
When the temperature exceeds 0 ° C., desorption of oxygen occurs due to a decomposition reaction,
Since nickel oxide having extremely high reaction resistance adheres to the particle surface, the occlusion / release reaction of lithium ions is inhibited. Therefore, the charge / discharge capacity is reduced, and the large current charge / discharge characteristics are also reduced. Therefore, it is preferable to maintain the temperature in the range of 650 to 750 ° C.
【0020】650〜750℃の範囲で噴霧熱分解処理
を行った後、酸素気流を導入し酸素濃度が18%以上1
00%以下である雰囲気下で0.1MPas以上50M
Pas以下の加圧を行い、450℃以上900℃以下で
1時間以上加熱処理を行う。層状構造を持つ正極活物質
では、リチウムの吸蔵・放出反応は三方晶系のc軸に対
して垂直方向に行われるため、リチウムイオン、ニッケ
ルイオンのディスオーダーの少ない結晶構造であること
が極めて重要である。After the spray pyrolysis treatment is performed at a temperature in the range of 650 to 750 ° C., an oxygen stream is introduced so that the oxygen concentration is 18% to 1%.
0.1 MPa or more and 50 M in an atmosphere of 00% or less
Heating is performed at a pressure of 450 ° C. or more and 900 ° C. or less for 1 hour or more. In a positive electrode active material with a layered structure, the lithium insertion and extraction reactions are performed in the direction perpendicular to the trigonal c-axis, so it is extremely important that the lithium ion and nickel ions have a crystal structure with little disorder. It is.
【0021】ここで圧力が、0.1MPas以下で加熱
処理を行うと、脱酸素が起こり酸化ニッケル、炭酸リチ
ウムが残存しやすく、それによりリチウムイオンの吸蔵
・放出反応が阻害される。そのため、充放電容量が低下
し、大電流充放電特性も低下する。一方、50MPas
以上で加熱処理を行うと、結晶に歪みが生じ、充放電サ
イクルが進行するに伴い構造劣化を誘引する。したがっ
て、0.1MPas以上50MPas以下(酸素分圧と
しては0.018MPas以上50MPas以下)で加
熱処理することにより、放電容量、放電電位ともに高い
値が得られる。If the heat treatment is performed at a pressure of 0.1 MPa or less, deoxidation occurs, and nickel oxide and lithium carbonate are likely to remain, thereby inhibiting the lithium ion occlusion / release reaction. Therefore, the charge / discharge capacity is reduced, and the large current charge / discharge characteristics are also reduced. On the other hand, 50MPas
When the heat treatment is performed as described above, distortion occurs in the crystal, and structural deterioration is induced as the charge / discharge cycle progresses. Therefore, by performing the heat treatment at 0.1 MPas or more and 50 MPas or less (oxygen partial pressure 0.018 MPas or more and 50 MPas or less), a high value is obtained for both the discharge capacity and the discharge potential.
【0022】本発明では、噴霧熱分解処理後に高酸素圧
下加熱法を行うことにより一次粒子の短尺方向長さrと
二次粒子の平均粒径D50との比D50/rが 10≦D50/r≦50 となるように一次粒子と二次粒子との大きさを制御し、
かつ一次粒子結晶の三方晶系のc軸配向性が向上し、さ
らに徐冷法を行うことによって層状構造のオーダーリン
グが進行し、充放電反応に伴うリチウムイオンの拡散を
容易にすることが可能となる。具体的には一次粒子の短
尺方向長さが0.1μm未満であると、充放電反応にと
もなう結晶の膨張・収縮が緩和され易くなりサイクル特
性は向上する。しかし、二次粒子を形成する際に一次粒
子同士の界面が増加し、反応抵抗が増大する。これによ
り放電電位が低下し、大電流特性も低下してしまう。一
方、一次粒子の短尺方向長さが1μm以上であると、充
放電反応にともなう結晶の膨張・収縮が緩和され難くな
りサイクル特性が低下する。しかし、二次粒子を形成す
る際に一次粒子同士の界面が減少するため、反応抵抗が
低減される。これにより放電電位が上昇し、大電流特性
は向上する。したがって、一次粒子の短尺方向長さrと
しては0.1μm以上1μm以下であることが好まし
い。In the present invention, the ratio D50 / r between the length r of the primary particles in the short direction and the average particle diameter D50 of the secondary particles is 10 ≦ D50 / r by performing the heating under high oxygen pressure after the spray pyrolysis treatment. Controlling the size of the primary and secondary particles so that ≦ 50,
In addition, the trigonal c-axis orientation of the primary particle crystals is improved, and the ordering of the layered structure proceeds by performing the slow cooling method, thereby facilitating the diffusion of lithium ions accompanying the charge / discharge reaction. . Specifically, when the length of the primary particles in the short direction is less than 0.1 μm, expansion and contraction of the crystal due to the charge / discharge reaction are easily alleviated, and the cycle characteristics are improved. However, when forming the secondary particles, the interface between the primary particles increases, and the reaction resistance increases. As a result, the discharge potential decreases, and the large current characteristics also decrease. On the other hand, if the length of the primary particles in the short direction is 1 μm or more, expansion and contraction of the crystal due to the charge / discharge reaction are difficult to relax, and the cycle characteristics are reduced. However, the reaction resistance is reduced because the interface between the primary particles is reduced when forming the secondary particles. As a result, the discharge potential increases, and the large current characteristics are improved. Therefore, the length r of the primary particles in the short direction is preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less.
【0023】また、本発明における複合酸化物の二次粒
子の平均粒径D50は、粒度分布の体積累積頻度50%
に達する粒径を意味するものである。粒度分布の体積累
積頻度10、50、90%の粒径D10、D50、D9
0は、0.3≦(D10/D50)≦0.8、かつ 1≦(D90/D50)≦3 であることが好ましい。D10/D50が0.3未満の
場合、微小粒子が多く含まれることを表す。微小粒子が
多いとサイクル特性が著しく低下することがある。ま
た、D10/D50が0.8を越える場合、D90/D
50が1未満の場合、D90/D50が3を越える場合
のいずれにおいても電極を作製したときに活物質の充填
量が少なくなり電池としての放電容量が減少してしまう
ことがある。したがって、D10/D50は0.4以上
0.8以下で、かつD90/D50は1以上3以下であ
ることが好ましい。In the present invention, the average particle diameter D50 of the secondary particles of the composite oxide is 50% by volume cumulative frequency of the particle size distribution.
Mean particle size reaching Particle size distribution D10, D50, D9 of volume accumulation frequency 10, 50, 90% of particle size distribution
0 is preferably 0.3 ≦ (D10 / D50) ≦ 0.8 and 1 ≦ (D90 / D50) ≦ 3. When D10 / D50 is less than 0.3, it indicates that many fine particles are contained. If there are many fine particles, the cycle characteristics may be significantly reduced. When D10 / D50 exceeds 0.8, D90 / D50
When D50 / D50 is less than 1, when D90 / D50 is more than 3, when the electrode is manufactured, the filling amount of the active material is reduced and the discharge capacity of the battery may be reduced. Therefore, it is preferable that D10 / D50 is 0.4 or more and 0.8 or less, and D90 / D50 is 1 or more and 3 or less.
【0024】D50としては0.2μm以上50μm以
下であることが好ましい。D50が0.2μm未満の場
合、結晶成長が不十分となり、十分な放電容量を得るこ
とができないことがある。また、D50が50μmを越
える場合、電極を作製する際に均一な電極表面を得るこ
とが困難となることがある。したがって、平均粒径D5
0は0.2μm以上50μm以下であることが好まし
い。It is preferable that D50 is 0.2 μm or more and 50 μm or less. When D50 is less than 0.2 μm, crystal growth becomes insufficient, and a sufficient discharge capacity may not be obtained. When D50 exceeds 50 μm, it may be difficult to obtain a uniform electrode surface when producing an electrode. Therefore, the average particle size D5
0 is preferably 0.2 μm or more and 50 μm or less.
【0025】本発明では上述した相反する特性をともに
満足させる方法として、本発明における正極活物質の一
次粒子の短尺方向長さrと二次粒子の平均粒径D50と
の比D50/rを 10≦D50/r≦50 とすることにより、放電電位が高く大電流特性に優れ、
かつサイクル特性に優れる正極活物質が得られる。より
好ましくは20≦D50/r≦40である。正極活物質
の一次粒子の短尺方向長さrと二次粒子の平均粒径D5
0は、SEM観察、湿式または乾式の粉末粒度分布測定
により容易に求めることができる。In the present invention, as a method for satisfying both of the above contradictory characteristics, the ratio D50 / r of the length r of the primary particles of the positive electrode active material in the short direction to the average particle diameter D50 of the secondary particles of the present invention is 10 ≦ D50 / r ≦ 50, the discharge potential is high and excellent in large current characteristics,
In addition, a positive electrode active material having excellent cycle characteristics can be obtained. More preferably, 20 ≦ D50 / r ≦ 40. The length r of the primary particles in the short direction of the positive electrode active material and the average particle diameter D5 of the secondary particles
0 can be easily obtained by SEM observation, wet or dry powder particle size distribution measurement.
【0026】また、本発明で用いることのできる複合酸
化物のCuKα線を用いた粉末X線回折のミラー指数h
klにおける(003)面および(104)面での回折
ピークの半価幅FWHM(003)およびFWHM(1
04)の関係は、 0.7≦FWHM(003)/FWEM(104)≦
0.9 であることが好ましい。Further, Miller index h of powder X-ray diffraction using CuKα ray of the composite oxide which can be used in the present invention.
FWHM (003) and FWHM (1) of the diffraction peaks at the (003) and (104) planes at kl
The relationship of 04) is as follows: 0.7 ≦ FWHM (003) / FWEM (104) ≦
It is preferably 0.9.
【0027】FWHM(003)/FWHM(104)
が0.7未満である場合、三方晶系のc軸配向および層
状構造のオーダーリングに対してc軸に垂直な方向への
結晶成長が劣ることを表す。充放電反応に伴う結晶の膨
張・収縮はc軸およびa軸方向で起こることが確認され
ているが、特にc軸に直交する方向で膨張・収縮差が生
じるため、サイクル特性が低下することがある。したが
って、FWHM(003)/FWHM(104)は0.
7以上であることが好ましい。一方、FWHM(00
3)/FWHM(104)が0.9を越える場合、三方
晶系のc軸配向および層状構造のオーダーリングが進行
していないことを表す。この場合、リチウムイオンの拡
散が妨げられ、かつ拡散移動距離が大きくなるため、反
応抵抗が増大し放電電位の低下と大電流充放電特性が低
下することがある。したがって、FWHM(O03)/
FWHM(104)は0.9以下であることが好まし
い。FWHM (003) / FWHM (104)
Is less than 0.7, it indicates that crystal growth in the direction perpendicular to the c-axis is inferior to the trigonal c-axis orientation and the ordering of the layered structure. It has been confirmed that the expansion and contraction of the crystal due to the charge / discharge reaction occurs in the c-axis and a-axis directions. In particular, a difference in expansion and contraction occurs in a direction orthogonal to the c-axis, and thus the cycle characteristics may be reduced. is there. Therefore, FWHM (003) / FWHM (104) is equal to 0.
It is preferably 7 or more. On the other hand, FWHM (00
3) When / FWHM (104) exceeds 0.9, it indicates that the c-axis orientation of the trigonal system and the ordering of the layered structure have not progressed. In this case, the diffusion of lithium ions is hindered and the diffusion movement distance is increased, so that the reaction resistance is increased, the discharge potential is reduced, and the large current charge / discharge characteristics may be reduced. Therefore, FWHM (O03) /
FWHM (104) is preferably 0.9 or less.
【0028】また、FWHM(003)およびFWHM
(104)は、それぞれ、 0.1゜≦FWHM(003)≦0.16゜ 0.13゜≦FWHM(104)≦0.2゜ であることが好ましく、 0.12゜≦FWHM(003)≦0.15゜ 0.14゜≦FWHM(104)≦0.17゜ であることがより好ましい。本発明における複合酸化物
のFWHM(003)がこの範囲内であると、放電容
量、放電電位ともに高い値が得られる。一方、FWHM
(104)は、例えば高酸素圧下加熱法を行うことによ
ってこの範囲内にすることができる。これは、三方晶系
のc軸に垂直な方向への結晶成長が抑制されたことを示
している。Further, FWHM (003) and FWHM
(104) preferably satisfies 0.1 ≦ FWHM (003) ≦ 0.16 ゜ 0.13 ゜ ≦ FWHM (104) ≦ 0.2 ゜, respectively, and 0.12 ゜ ≦ FWHM (003). It is more preferable that ≦ 0.15F0.14 (≦ FWHM (104) ≦ 0.17 ゜. When the FWHM (003) of the composite oxide in the present invention is within this range, high values are obtained for both the discharge capacity and the discharge potential. On the other hand, FWHM
(104) can be controlled within this range by, for example, performing a high oxygen pressure heating method. This indicates that crystal growth in the direction perpendicular to the trigonal c-axis was suppressed.
【0029】また、複合酸化物の回折ピーク強度I(0
03)およびI(104)の比が0.25≦I(10
4)/I(003)≦0.8であることが好ましい。I
(104)/I(003)が0.25未満の場合、結晶
のc軸配向性が著しく高くなりリチウムの吸蔵・放出は
し易くなるが活物質粒子表面において電解液との反応が
起こりやすくなる。また、I(104)/I(003)
が0.8を越える場合、三方晶系のc軸配向および層状
構造のオーダーリングが進行していないことを表す。こ
の場合、リチウムイオンの拡散が妨げられ、かつ拡散移
動距離が大きくなるため、反応抵抗が増大し放電電位の
低下と大電流充放電特性が低下する。したがって、I
(003)/I(104)は0.25以上0.8以下で
あることが好ましい。Further, the diffraction peak intensity I (0
03) and I (104) are in the range of 0.25 ≦ I (10
4) It is preferable that /I(003)≦0.8. I
When (104) / I (003) is less than 0.25, the c-axis orientation of the crystal is remarkably increased, and lithium is easily absorbed and released, but a reaction with the electrolytic solution easily occurs on the surface of the active material particles. . Also, I (104) / I (003)
Exceeds 0.8, it indicates that the ordering of the trigonal c-axis orientation and the layered structure has not progressed. In this case, the diffusion of lithium ions is hindered and the diffusion movement distance increases, so that the reaction resistance increases, the discharge potential decreases, and the large current charge / discharge characteristics decrease. Therefore, I
(003) / I (104) is preferably 0.25 or more and 0.8 or less.
【0030】前記正極活物質におけるニッケルの平均価
数は2.9以上3.1以下であることが好ましい。ニッ
ケルの平均価数が2.9未満の場合、二価のニッケルが
結晶中に多く含まれることを表す。二価のニッケルはリ
チウムサイトに混入し、充放電に伴うリチウムの拡散を
妨げると同時に、充放電可能なリチウムイオンの総量が
減少するため十分な放電容量を得ることができない。ニ
ッケルの平均価数が3.1を越える場合、リチウムの欠
損を生じていることを表す。この場合においても充放電
可能なリチウムイオンの総量が減少するため十分な放電
容量を得ることができない。したがって、ニッケルの平
均価数は2.9以上3.1以下であることが好ましい。The average valence of nickel in the positive electrode active material is preferably 2.9 or more and 3.1 or less. When the average valence of nickel is less than 2.9, it indicates that a large amount of divalent nickel is contained in the crystal. Divalent nickel is mixed into lithium sites to prevent the diffusion of lithium during charge and discharge, and at the same time, the total amount of chargeable and dischargeable lithium ions decreases, so that a sufficient discharge capacity cannot be obtained. When the average valence of nickel exceeds 3.1, it indicates that lithium is deficient. Also in this case, a sufficient discharge capacity cannot be obtained because the total amount of chargeable and dischargeable lithium ions is reduced. Therefore, it is preferable that the average valence of nickel is 2.9 or more and 3.1 or less.
【0031】本発明に係る非水電解液二次電池は、一般
式LixM1-yAyBzO2n-z(0.9≦x≦1.1、0≦
y≦0.5、0≦z≦0.25、1≦n≦2)を満た
し、MはCo、Ni、Mnから選ばれる少なくとも一種
以上の遷移元素、AはCo、Ni、Mn、B、Alから
選ばれる少なくとも一種以上の元素、BはFからなる複
合酸化物を主成分とする粒子の少なくとも一つの粒子を
含む正極を具備しなり、前記粒子は一次粒子からなる二
次粒子を形成し、かつ一次粒子の短尺方向長さrと二次
粒子の平均粒径D50との比D50/rが10≦D50
/r≦50の関係を満たすものである。このような粒子
を含む正極を用いることによって、充放電反応にともな
う結晶の膨張・収縮が緩和され易くなりサイクル特性は
向上する。さらには二次粒子を形成する際に一次粒子同
士の界面が減少するため、反応抵抗が低減される。これ
により放電電位が上昇し、大電流特性が向上された非水
電解液二次電池を提供することができる。The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has a general formula Li x M 1 -y Ay B z O 2n -z (0.9 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦
y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.25, 1 ≦ n ≦ 2), M is at least one or more transition elements selected from Co, Ni, Mn, and A is Co, Ni, Mn, B, At least one or more elements selected from Al, B has a positive electrode including at least one particle of particles mainly composed of a composite oxide composed of F, and the particles form secondary particles composed of primary particles. And the ratio D50 / r between the length r of the primary particles in the short direction and the average particle diameter D50 of the secondary particles is 10 ≦ D50.
/ R ≦ 50. By using a positive electrode containing such particles, expansion and contraction of the crystal due to the charge / discharge reaction are easily alleviated, and the cycle characteristics are improved. Furthermore, the reaction resistance is reduced because the interface between the primary particles is reduced when forming the secondary particles. As a result, a non-aqueous electrolyte secondary battery having an increased discharge potential and improved large current characteristics can be provided.
【0032】さらに、リチウムニッケル複合酸化物に含
まれるニッケルとの置換元素をCo、Mn、B、Al、
FおよびLiから選ばれる1種以上の元素にすることに
よって、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴って結晶が歪
むのを抑制することができるため、充放電サイクル特性
が飛躍的に改善された非水電解液二次電池を提供するこ
とができる。また、リチウムマンガン複合酸化物に含ま
れるマンガンとの置換元素をCo、Ni、B、Al、F
およびLiから選ばれる1種以上の元素にすることによ
って、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴って結晶が歪む
のを抑制することができるため、充放電サイクル特性が
飛躍的に改善された非水電解液二次電池を提供すること
ができる。Further, nickel, nickel, cobalt, Mn, B, Al,
By using at least one element selected from the group consisting of F and Li, it is possible to prevent the crystal from being distorted due to the insertion and extraction of lithium ions, so that the charge / discharge cycle characteristics are dramatically improved. An electrolyte secondary battery can be provided. Further, Co, Ni, B, Al, F are substituted elements for manganese contained in the lithium manganese composite oxide.
And at least one element selected from Li, it is possible to suppress the distortion of the crystal due to the insertion and extraction of lithium ions, so that the non-aqueous electrolysis with significantly improved charge / discharge cycle characteristics. A liquid secondary battery can be provided.
【0033】<電池の構成>本発明に係る非水電解液二
次電池(例えば円筒型非水電解液二次電池)を図1を参
照して詳細に説明すると、以下の通りである。<Structure of Battery> A non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery) according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
【0034】例えばステンレスからなる有底円筒状の容
器1は、底部に絶縁体2が配置されている。電極群3
は、前記容器1内に収納されている。前記電極群3は、
正極4、セパレータ5および負極6をこの順序で積層し
た帯状物を前記負極6が外側に位置するように渦巻き上
に捲回した構造になっている。前記セパレータ5は、例
えば不織布、ポリプロピレン製微多孔フィルム、ポリエ
チレン製微多孔フィルム、ポリエチレン−ポリプロピレ
ン製微多孔積層フィルム形成される。For example, a cylindrical container 1 having a bottom made of stainless steel has an insulator 2 disposed at the bottom. Electrode group 3
Are stored in the container 1. The electrode group 3 includes:
It has a structure in which a belt-like material in which the positive electrode 4, the separator 5, and the negative electrode 6 are laminated in this order is spirally wound so that the negative electrode 6 is located outside. The separator 5 is formed of, for example, a nonwoven fabric, a polypropylene microporous film, a polyethylene microporous film, or a polyethylene-polypropylene microporous laminated film.
【0035】前記容器1内には、電解液が収容されてい
る。中央部が開口された絶縁紙7は、前記容器1内の前
記電極群3の上方に戴置されている。絶縁封口板8は、
前記容器1の上部開口部に配置され、かつ前記上部開口
部付近を内側にかしめ加工することにより前記封口板8
は前記容器1に液密に固定されている。正極端子9は、
前記絶縁封口板8の中央に嵌合されている。正極リード
10の一端は、前記正極4に、多端は前記正極端子9に
それぞれ接続されている。前記負極6は、図示しない負
極リードを介して負極端子である前記容器1に接続され
ている。The container 1 contains an electrolytic solution. The insulating paper 7 having a central portion opened is placed above the electrode group 3 in the container 1. The insulating sealing plate 8
The sealing plate 8 is disposed at the upper opening of the container 1 and caulked in the vicinity of the upper opening inward.
Is fixed to the container 1 in a liquid-tight manner. The positive terminal 9 is
It is fitted to the center of the insulating sealing plate 8. One end of the positive electrode lead 10 is connected to the positive electrode 4, and the other end is connected to the positive electrode terminal 9. The negative electrode 6 is connected to the container 1 as a negative electrode terminal via a negative electrode lead (not shown).
【0036】次に、前記正極4、前記負極6および電解
液を具体的に説明する。 a)正極4 前記正極4は、前記した正極活物質に導電剤および結着
剤を適当な溶媒に懸濁させ、この合剤スラリーを集電体
である基板に片側、もしくは両面に所望する大きさより
大きな面積に、連続もしくは所望する長さと未塗布部分
とを交互に塗布し、乾燥して薄板状にしたものを、所望
する大きさに裁断することにより作製される。前記正極
活物質を導電剤および結着剤とともに成形されたペレッ
ト、または前記正極活物質を導電材および結着剤ととも
に混練、シート化されたものを前記集電体に貼着するこ
とにより前記正極4が作製される。Next, the positive electrode 4, the negative electrode 6, and the electrolyte will be specifically described. a) Positive Electrode 4 The positive electrode 4 is obtained by suspending a conductive agent and a binder in the above-described positive electrode active material in an appropriate solvent, and applying the mixture slurry to a substrate serving as a current collector on one side or both sides in a desired size. It is produced by applying a continuous or desired length and an uncoated portion alternately to an area larger than that, drying and thinning the sheet into a desired size. The positive electrode is prepared by kneading the positive electrode active material together with a conductive agent and a binder, or kneading the positive electrode active material together with a conductive material and a binder, and adhering a sheet to the current collector. 4 is produced.
【0037】前記導電剤としては、例えばアセチレンブ
ラック、カーボンブラック、黒鉛、およびその他をあげ
ることができる。Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, graphite, and others.
【0038】前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化
ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデン−6フッ化
プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオ
ロエチレン−6フッ化プロピレン三元共重合体、フッ化
ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、フッ
化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、
テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル(PFA)−フッ化ビニリデン三元共重合体、
テトラフルオロエチレン−ベキサフルオロプロピレン
(FEP)−フッ化ビニリデン三元共重合体、テトラフ
ルオロエチレン−エチレン−フッ化ビニリデン三元共重
合体、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン
共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン−フ
ッ化ビニリデン三元共重合体、フッ化ビニル−フッ化ビ
ニリデン共重合体、エチレン−プロピレシーシエン共重
合体(EPDM)、スチレンーブタジエンゴム(SB
R)、およびその他を用いることができる。Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), a vinylidene fluoride-6-propylene propylene copolymer, a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-6-propylene propylene terpolymer, and a fluorine-containing copolymer. Vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer,
Tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer,
Tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether (PFA) -vinylidene fluoride terpolymer,
Tetrafluoroethylene-bexafluoropropylene (FEP) -vinylidene fluoride terpolymer, tetrafluoroethylene-ethylene-vinylidene fluoride terpolymer, chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, chlorotriene Fluoroethylene-ethylene-vinylidene fluoride terpolymer, vinyl fluoride-vinylidene fluoride copolymer, ethylene-propylene copolymer (EPDM), styrene butadiene rubber (SB
R), and others.
【0039】合剤スラリーにおける、前記正極活物質、
導電剤および結着剤の配合割合は、それぞれ正極活物質
80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤2〜
10重量%の範囲であることが好ましい。特に、前記正
極活物質は正極4を作製した状態で、片面のみの塗布量
として100〜400g/m2の範囲にすることが好ま
しい。The positive electrode active material in the mixture slurry,
The mixing ratio of the conductive agent and the binder is 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 2 to 2% by weight of the binder.
Preferably it is in the range of 10% by weight. In particular, it is preferable that the amount of the positive electrode active material is in the range of 100 to 400 g / m 2 as a coating amount on only one side in a state where the positive electrode 4 is manufactured.
【0040】前記集電体としては、例えばアルミニウム
箔、ステンレス箔、チタン箔、およびその他を用いるこ
とができるが、引っ張り強度、電気化学的な安定性およ
び捲同時の柔軟性等を考慮するとアルミニウム箔がもっ
とも好ましい。このときの箔の厚さとしては、10μm
以上30μm以下であることが好ましい。As the current collector, for example, aluminum foil, stainless steel foil, titanium foil, and others can be used. Is most preferred. At this time, the thickness of the foil is 10 μm.
It is preferably at least 30 μm.
【0041】前記正極活物質は、電極作製時における基
板との密着性、電気化学特性を鑑みて、平均径D50が
0.2〜50μmの範囲であることが好ましく、2〜2
0であることがより好ましい。また、前記正極活物質の
比表面積は、0.2〜2m2/gであることが好まし
い。前記比表面積を0.2m2/g未満にすると、電極
作製時において前記正極活物質の充填密度が低下し、充
分な放電容量が得られなくなる可能性がある。さらに、
反応面積の減少により充放電効率が低下する恐れがあ
る。一方、前記比表面積が2m2/gを超えると、反応
面積の増加に伴い電解液の分解反応が起こりやすくな
り、さらには正極活物質と電解液との反応により正極活
物質の分解反応が進行し、過充電をはじめとする電池異
常時において電池の異常発熱や破裂・発火といった状態
を招きやすくなる。The positive electrode active material preferably has an average diameter D50 in the range of 0.2 to 50 μm in consideration of adhesion to the substrate and electrochemical characteristics at the time of manufacturing the electrode.
More preferably, it is 0. Further, the specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.2 to 2 m 2 / g. If the specific surface area is less than 0.2 m 2 / g, the packing density of the positive electrode active material may be reduced at the time of producing an electrode, and a sufficient discharge capacity may not be obtained. further,
The charge / discharge efficiency may decrease due to the decrease in the reaction area. On the other hand, when the specific surface area exceeds 2 m 2 / g, the decomposition reaction of the electrolyte tends to occur as the reaction area increases, and further, the decomposition reaction of the cathode active material proceeds due to the reaction between the cathode active material and the electrolyte. However, when the battery is abnormal such as overcharging, the battery is likely to generate abnormal heat, burst or fire.
【0042】b)負極6 前記負極6は、リチウムイオンを吸蔵・放出する化合物
を含む。前記リチウムイオンを吸蔵・放出する化合物と
しては、例えばリチウムイオンをドープしたポリアセタ
ール、ポリアセチレン、ポリピロール、およびその他の
導電性高分子、リチウムイオンをドープした有機物焼結
体からなる炭素材、およびその他をあげることができ
る。B) Negative Electrode 6 The negative electrode 6 contains a compound that stores and releases lithium ions. Examples of the compound that occludes and releases lithium ions include, for example, lithium ion-doped polyacetal, polyacetylene, polypyrrole, and other conductive polymers, carbon materials made of lithium ion-doped organic sintered bodies, and others. be able to.
【0043】前記炭素材は、その原料および焼成法によ
り特性が相当異なる。例えば、黒鉛系炭素、黒鉛結晶部
と非晶部が混在したような炭素、結晶層の積層に規則性
のない乱層構造をとる炭素材などをあげることができ
る。The characteristics of the carbon material vary considerably depending on the raw material and the firing method. For example, graphite-based carbon, carbon having a mixture of graphite crystal parts and amorphous parts, and a carbon material having a turbostratic structure having no regularity in the crystal layer stack can be used.
【0044】前記炭素材を含む負極は、具体的には次の
ような方法により作製される。前記炭素材に結着剤を適
当な溶媒に懸濁し、この合剤スラリーを集電体に片側、
もしくは両面に所望する大きさより大きな面積に、連続
もしくは所望する長さと未塗布部分との交互に塗布し、
乾燥して薄板状にしたものを、所望する大きさに裁断し
て作製する。また、前記炭素材を結着剤とともに成形し
たペレット、または前記炭素材を結着剤とともに混練、
シート化したものを前記集電体に貼着して前記負極を作
製する。前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニ
リデン(PVdF)、フッ化ビニリデン−6フッ化プロ
ピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエ
チレン−6フッ化プロピレン三元共重合体、フッ化ビニ
リデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビ
ニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テト
ラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル(PFA)−フッ化ビニリデン三元共重合体、テト
ラフルオロエチレン−ベキサフルオロプロピレン(FE
P)−フッ化ビニリデン三元共重合体、テトラフルオロ
エチレン−エチレン−フッ化ビニリデン三元共重合体、
クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合
体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン−フッ化ビ
ニリデン三元共重合体、フッ化ビニル−フッ化ビニリデ
ン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等
を用いることができる。The negative electrode containing the carbon material is specifically manufactured by the following method. A binder is suspended in an appropriate solvent in the carbon material, and the mixture slurry is applied to a current collector on one side,
Or apply to the area larger than the desired size on both sides alternately with continuous or desired length and uncoated part,
The dried and thin plate is cut into a desired size and produced. Further, pellets formed by molding the carbon material with a binder, or kneading the carbon material with a binder,
The sheet is attached to the current collector to produce the negative electrode. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), vinylidene fluoride-6-propylene propylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-6-propylene fluorinated terpolymer, and vinylidene fluoride- Pentafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether (PFA) -vinylidene fluoride terpolymer , Tetrafluoroethylene-bexafluoropropylene (FE
P) -vinylidene fluoride terpolymer, tetrafluoroethylene-ethylene-vinylidene fluoride terpolymer,
Chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, chlorotrifluoroethylene-ethylene-vinylidene fluoride terpolymer, vinyl fluoride-vinylidene fluoride copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM) And styrene-butadiene rubber (SBR).
【0045】前記負極材料、結着剤の配合割合は、負極
材料80〜98重量%、結着剤2〜20重量%の範囲で
あることが好ましい。特に、前記炭素材は負極6を作製
した状態で、片面のみの塗布量として50〜200g/
m2の範囲にすることが好ましい。前記集電体として
は、例えば銅箔、ニッケル箔、およびその他を用いるこ
とができるが、電気化学的な安定性および捲回時の柔軟
性等を考慮すると、銅箔がもっとも好ましい。このとき
の箔の厚さとしては、8μm以上20μm以下であるこ
とが好ましい。The mixing ratio of the negative electrode material and the binder is preferably in the range of 80 to 98% by weight of the negative electrode material and 2 to 20% by weight of the binder. In particular, in the state where the negative electrode 6 is manufactured, the carbon material is applied in an amount of 50 to 200 g /
It is preferred to be in the range of m 2 . As the current collector, for example, a copper foil, a nickel foil, and others can be used, but a copper foil is most preferable in consideration of electrochemical stability, flexibility at the time of winding, and the like. At this time, the thickness of the foil is preferably 8 μm or more and 20 μm or less.
【0046】c)電解液 前記電解液は非水溶媒に電解質を溶解した組成を有す
る。前記非水溶媒としては、例えばプロピレンカーボネ
ート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、エチル
メチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート
(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、1,2
一ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン(D
EE)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、テトラヒド
ロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン
(2−MeTHF)、1,3−ジオキソラン、1,3−
ジメトキシプロパンから選ばれる1種または2種以上の
混合物をあげることができる。前記電解質としては、例
えば過塩素酸リチウム(LiClO4)、ホウフッ化リ
チウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiA
sF6)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、トリ
フルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、
四塩化アルミニウムリチウム(LiAlCl4)から選
ばれる1種または2種以上のリチウム塩をあげることが
できる。前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量は、
0.5〜1.5モル/リットルにすることが好ましい。C) Electrolytic Solution The electrolytic solution has a composition in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC),
Dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (D
EE), γ-butyrolactone (γ-BL), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF), 1,3-dioxolan, 1,3-
One or a mixture of two or more selected from dimethoxypropane can be mentioned. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), and lithium arsenide hexafluoride (LiA
sF 6 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ),
One or more lithium salts selected from lithium aluminum tetrachloride (LiAlCl 4 ) can be given. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is
Preferably it is 0.5 to 1.5 mol / l.
【0047】[0047]
【発明の実施の形態】実施例1 水酸化ニッケル粉末にLi:Niのモル比が1.02:
1となるように混合し、3モル/リットルの水酸化リチ
ウム水溶液を滴下し、十分に混合した後、酸素濃度が1
8%以上100%以下となるように酸素気流を導入しな
がら、700℃の温度に保持された反応炉中に噴霧し、
得られた生成物を、酸素濃度が95%以上となるように
して保持したのち、1MPasまで加圧しながら800
℃で5時間加熱処理を行った。得られた生成物をX線回
折により測定したところ、LiNiO2あることが確認
された。前記LiNiO2粉末を90重量%、アセチレ
ンブラック5重量%をボールミルで1時間混合した後、
ポリフッ化ビニリデンが5重量%となるようN一メチル
ピロリドンに溶解させ、温度を10℃に、湿度を20%
以下に保ちながら合剤スラリーを調製した。この合剤ス
ラリーをアルミニウム箔に塗布、乾燥、ロールプレスし
て正極を作製した。 EXAMPLE 1 A nickel hydroxide powder having a molar ratio of Li: Ni of 1.02:
1 and a 3 mol / L aqueous solution of lithium hydroxide was added dropwise. After mixing well, the oxygen concentration was 1
Spraying into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen stream so as to be 8% or more and 100% or less,
The obtained product is held so that the oxygen concentration becomes 95% or more, and then 800 while pressing to 1 MPa.
Heat treatment was performed at 5 ° C. for 5 hours. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed that LiNiO 2 was present. After 90% by weight of the LiNiO 2 powder and 5% by weight of acetylene black were mixed in a ball mill for 1 hour,
Polyvinylidene fluoride was dissolved in N-methylpyrrolidone so as to be 5% by weight, the temperature was 10 ° C, and the humidity was 20%.
A mixture slurry was prepared while maintaining the following conditions. This mixture slurry was applied to an aluminum foil, dried, and roll-pressed to produce a positive electrode.
【0048】また、メゾフェースピッチ系炭素繊維をア
ルゴンガス雰囲気下で3000℃にて黒鉛化し、さらに
2400℃の塩素ガス雰囲気下で熱処理して黒鉛化炭素
粉末を合成した。続いて、前記黒鉛化炭素粉末94重量
%、ポリフッ化ビニリデン6重量%をN−メチルピロリ
ドンに溶解させ、合剤スラリーを調製した。この合剤ス
ラリーを銅箔に塗布、乾燥、ロールプレスして負極を作
製した。The mesoface pitch-based carbon fiber was graphitized at 3000 ° C. in an argon gas atmosphere, and heat-treated in a chlorine gas atmosphere at 2400 ° C. to synthesize a graphitized carbon powder. Subsequently, 94% by weight of the graphitized carbon powder and 6% by weight of polyvinylidene fluoride were dissolved in N-methylpyrrolidone to prepare a mixture slurry. This mixture slurry was applied to a copper foil, dried, and roll-pressed to produce a negative electrode.
【0049】前記正極、ポリプロピレン製微多孔フィル
ムからなるセパレータ、および前記負極をそれぞれこの
順序で積層した後、前記負極が最外周となるように渦巻
き状に捲回電極群を作製した。さらに、エチレンカーボ
ネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(混合体
積比率1:2)にLiPF6を1.0モル/リットルの
濃度で溶解させて、電解液とした。前記各電極群、およ
び前記電解液をステンレス製の有底円筒状容器内に収納
して前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組
み立てた。After laminating the positive electrode, the separator made of a microporous film made of polypropylene, and the negative electrode in this order, a spirally wound electrode group was prepared so that the negative electrode was the outermost periphery. Further, LiPF6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (mixing volume ratio of 1: 2) to prepare an electrolytic solution. Each of the electrode groups and the electrolyte was housed in a stainless steel bottomed cylindrical container to assemble the cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 described above.
【0050】実施例2 Ni0.83Co0.17(OH)2で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末にLi:(Ni+Co)のモル比が
1.02:1となるように混合し、3モル/リットルの
水酸化リチウム水溶液を滴下し、十分に混合した後、酸
素濃度が18%以上100%以下となるように酸素気流
を導入しながら、700℃の温度で保持された反応炉中
に噴霧し、得られた生成物を酸素濃度が95%以上とな
るようにして保持したのち、1MPasまで加圧しなが
ら800℃で5時間加熱処理を行った。得られた生成物
をX線回折により測定したところ、LiNi0.83Co
0.17O2あることが確認された。得られたLiNi0.83
Co0.17O2粉末を正極活物質として用いた以外、実施
例1と同様で前述した図1に示す円筒型非水電解液二次
電池を組み立てた。 Example 2 A cobalt coprecipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 was mixed at a molar ratio of Li: (Ni + Co) of 1.02: 1, and 3 mol / l. After the lithium hydroxide aqueous solution was dropped and thoroughly mixed, the mixture was sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less. After the obtained product was held so that the oxygen concentration was 95% or more, a heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, LiNi 0.83 Co
It was confirmed that there was 0.17 O 2 . LiNi 0.83 obtained
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 described above was assembled in the same manner as in Example 1 except that Co 0.17 O 2 powder was used as the positive electrode active material.
【0051】実施例3 硝酸ニッケル粉末と硝酸コバルト粉末および硝酸アルミ
ニウム粉末とをNi:Co:Alのモル比が0・81:
0.17:0.02になるように混合したものに3モル
/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して温度4
0〜60℃に保持して携枠しながら連続的に反応させ
た。得られた生成物に、Li:(Ni+Co+Al)の
モル比が1.02:1となるように3モル/リットルの
水酸化リチウム水溶液を滴下し、十分に混合した後、酸
素濃度が18%以上100%以下となるように酸素気流
を導入しながら、700℃の温度で保持された反応炉中
に噴霧し、得られた生成物を酸素濃度が95%以上とな
るようにして保持したのち、1MPasまで加圧しなが
ら800℃で5時間熱処理を行った。 Example 3 Nickel nitrate powder, cobalt nitrate powder and aluminum nitrate powder were mixed at a molar ratio of Ni: Co: Al of 0.81:
An aqueous solution of 3 mol / l sodium hydroxide was added dropwise to the mixture mixed so as to be 0.17: 0.02, and
The reaction was continuously carried out while maintaining the temperature at 0 to 60 ° C while carrying the frame. To the obtained product, a 3 mol / L aqueous solution of lithium hydroxide was added dropwise so that the molar ratio of Li: (Ni + Co + Al) became 1.02: 1, and after sufficient mixing, the oxygen concentration was 18% or more. While introducing an oxygen gas stream so as to be 100% or less, it is sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and the obtained product is maintained so that the oxygen concentration becomes 95% or more. Heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa.
【0052】得られた生成物をX線回折により測定した
ところ、LiNi0.81Co0.17Al0.02O2であること
が確認された。When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiNi 0.81 Co 0.17 Al 0.02 O 2 .
【0053】得られたLiNi0.81Co0.17Al0.02O
2粉末を正極活物質として用いた以外、実施例1と同様
に前記した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組み
立てた。The obtained LiNi 0.81 Co 0.17 Al 0.02 O
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the two powders were used as the positive electrode active material.
【0054】実施例4 Ni0.83Co0.17(OH)2 で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末と水酸化アルミニウムとをAl:(N
i+Co)のモル比が0.01:1となるように混合
し、1モル/リットルの硝酸アルミニウム水溶液に分散
させたものに、1リットル/リットルの水酸化ナトリウ
ム水溶液を滴下して温度40〜60℃に保持して撹拌し
ながら連続的に反応させ、表面を水酸化アルミニウムで
被覆した。得られた生成物に、Li:(Ni+Co+A
l)のモル比が1.02:1となるように3モル/リッ
トルの水酸化リチウム水溶液を滴下し、十分に混合した
後、酸素濃度が18%以上100%以下となるように酸
素気流を導入しながら、700℃の温度で保持された反
応炉中に噴霧し、得られた生成物を酸素濃度が95%以
上となるようにして保持したのち、1MPasまで加圧
しながら800℃で5時間加熱処理を行った。得られた
生成物をX線回折により測定したところ、LiNi0.82
Co0.17Al0.01O2 であることが確認された。得られ
たLiNi0.82Co0.17Al0.01O2 粉末を正極活物質
として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示
す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 4 Co-precipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 and aluminum hydroxide were mixed with Al: (N
i + Co) in a molar ratio of 0.01: 1 and dispersed in a 1 mol / l aluminum nitrate aqueous solution, 1 liter / l sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to the mixture at a temperature of 40-60. The reaction was continuously carried out while maintaining the temperature at 0 ° C while stirring, and the surface was coated with aluminum hydroxide. The obtained product was added to Li: (Ni + Co + A
3 mol / L lithium hydroxide aqueous solution was added dropwise so that the molar ratio of 1) became 1.02: 1, and after sufficient mixing, an oxygen stream was supplied so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less. While introducing the mixture, it was sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and the obtained product was maintained at an oxygen concentration of 95% or more. Heat treatment was performed. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, LiNi 0.82
It was confirmed to be Co 0.17 Al 0.01 O 2 . A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained LiNi 0.82 Co 0.17 Al 0.01 O 2 powder was used as a positive electrode active material.
【0055】実施例5 Mn:Niのモル比が1:4となるように、3モル/リ
ットルの硝酸マンガン水溶液に水酸化ニッケル粉末を分
散させたものに、3モル/リットルの水酸化ナトリウム
水溶液を滴下して温度40〜60℃に保持して撹拌しな
がら連続的に反応させた。得られた生成物に、Li:
(Ni+Mn)のモル比が1.02:1となるように3
モル/リットルの水酸化リチウム水溶液を滴下し、十分
に混合した後、酸素濃度が18%以上100%以下とな
るように酸素気流を導入しながら、700℃の温度で保
持された反応炉中に噴霧し、酸素濃度が95%以上とな
るようにして保持したのち、1MPasまで加圧しなが
ら800℃で5時間加熱処理を行った。得られた生成物
をX線回折により測定したところ、LiNi0.8 Mn
0.2 O2 であることが確認された。得られたLiNi
0.8 Mn0.2 O2 粉末を正極活物質として用いた以外、
実施例1と同様で前述した図1に示す円筒型非水電解液
二次電池を組み立てた。 Example 5 A 3 mol / L aqueous solution of manganese nitrate was prepared by dispersing nickel hydroxide powder so that the molar ratio of Mn: Ni was 1: 4. Was added dropwise, and the mixture was continuously reacted while maintaining the temperature at 40 to 60 ° C. while stirring. In the obtained product, Li:
3 so that the molar ratio of (Ni + Mn) becomes 1.02: 1.
A mole / liter aqueous solution of lithium hydroxide was dropped and mixed well. Then, while introducing an oxygen gas stream so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less, the reactor was kept at 700 ° C. in a reaction furnace. After spraying and maintaining the oxygen concentration to be 95% or more, a heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, LiNi 0.8 Mn
It was confirmed to be 0.2 O 2 . LiNi obtained
Except that 0.8 Mn 0.2 O 2 powder was used as the positive electrode active material,
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1.
【0056】実施例6 Li:Ni:Fのモル比が1.05:0.95:0.0
5となるように、3モル/リットル水酸化リチウム水溶
液に水酸化ニッケル粉末とフッ化リチウムとを分散させ
たものを十分に混合した後、酸素濃度が18%以上10
0%以下となるように酸素気流を導入しながら、700
℃の温度で保持された反応炉中に噴霧し、酸素濃度が9
5%以上となるようにして保持したのち、1MPasま
で加圧しながら800℃で5時間加熱処理を行った。得
られた生成物をX線回折により測定したところ、Li
1.05Ni0.95O1.95F0.05であることが確認された。得
られたLi1.05Ni0.95O1.95F0.05粉末を正極活物質
として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示
す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 6 The molar ratio of Li: Ni: F was 1.05: 0.95: 0.0.
After sufficiently mixing a dispersion of nickel hydroxide powder and lithium fluoride in a 3 mol / l aqueous solution of lithium hydroxide so as to obtain an oxygen concentration of 18% to 10%.
While introducing an oxygen stream so as to be 0% or less, 700
Sprayed into a reactor maintained at a temperature of
After maintaining the pressure at 5% or more, a heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, Li
1.05 Ni 0.95 O 1.95 F 0.05 was confirmed. A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained Li 1.05 Ni 0.95 O 1.95 F 0.05 powder was used as a positive electrode active material.
【0057】実施例7 Ni0.83Co0.17(OH)2で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末と四ホウ酸リチウム(Li2B407)
とをB:(Ni+Co)のモル比が1.02:1になる
ように混合した後、Li:(Ni+Co+B)のモル比
が1.02:1となるように3モル/リットルの水酸化
リチウム水溶液を滴下し、十分に混合した後、酸素濃度
が18%以上100%以下となるように酸素気流を導入
しながら、700℃の温度で保持された反応炉中に噴霧
し、酸素濃度が95%以上となるようにして保持したの
ち、1MPasまで加圧しながら800℃で5時間加熱
処理を行った。得られた生成物をX線回折により測定し
たところLiNi0.81Co0.17B0.02O2であることが
確認された。得られたLiNi0.81Co0.17B0.02O2
粉末を正極活物質として用いた以外、実施例1と同様で
前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組み立
てた。[0057] Example 7 Ni 0.83 Co 0.17 (OH) cobalt Co submerged nickel oxide powder represented by 2 and lithium tetraborate (Li 2 B 4 0 7)
Are mixed so that the molar ratio of B: (Ni + Co) becomes 1.02: 1, and then 3 mol / liter of lithium hydroxide such that the molar ratio of Li: (Ni + Co + B) becomes 1.02: 1. After the aqueous solution was dropped and thoroughly mixed, the mixture was sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less. %, And then heat-treated at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiNi 0.81 Co 0.17 B 0.02 O 2 . The obtained LiNi 0.81 Co 0.17 B 0.02 O 2
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the powder was used as the positive electrode active material.
【0058】実施例8 Ni0.83Co0.17(OH)2で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末とフッ化リチウムとをLi:Ni:C
o:Fのモル比が1.05:0.81:0.17:0.
05となるように3モル/リットル水酸化リチウム水溶
液に分散させたものを十分に混合した後、酸素濃度が1
8%以上100%以下となるように酸素気流を導入しな
がら、700℃の温度で保持された反応炉中に噴霧し、
酸素濃度が95%以上となるようにして保持したのち、
1MPasまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理
を行った。得られた生成物をX線回折により測定したと
ころ、Li1.05Ni0.81Co0.17O1.95F0.05であるこ
とが確認された。得られたLi1.05Ni0.81Co0.17O
1.95F0.05粉末を正極活物質として用いた以外、実施例
1と同様で前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電
池を組み立てた。 Example 8 Co-precipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 and lithium fluoride were mixed with Li: Ni: C
When the molar ratio of o: F is 1.05: 0.81: 0.17: 0.
After thoroughly mixing the solution dispersed in a 3 mol / L aqueous solution of lithium hydroxide so as to obtain an oxygen concentration of 1
Spraying into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen stream so as to be 8% or more and 100% or less,
After maintaining the oxygen concentration to be 95% or more,
Heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be Li 1.05 Ni 0.81 Co 0.17 O 1.95 F 0.05 . The obtained Li 1.05 Ni 0.81 Co 0.17 O
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that 1.95 F 0.05 powder was used as the positive electrode active material.
【0059】実施例9 Ni0.83Co0.17(OH)2 で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末を、Mn:(Ni+Co)のモル比が
0.02:1となるように3モル/リットルの硝酸マン
ガン水溶液に分散させたものに、3モル/リットルの水
酸化ナトリウム水溶液を滴下して温度40〜60℃に保
持して撹拌しながら連続的に反応させた。得られた生成
物に、Li:(Ni+Co+Mn)のモル比が1.0
2:1となるように3モル/リットルの水酸化リチウム
水溶液を滴下し、十分に混合した後、酸素濃度が18%
以上100%以下となるように酸素気流を導入しなが
ら、700℃の温度で保持された反応炉中に噴霧し、酸
素濃度が95%以上となるようにして保持したのち、1
MPasまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理を
行った。得られた生成物をX線回折により測定したとこ
ろ、LiNi0.81Co0.17Mn0.02O2 であることが確
認された。得られたLiNi0.81Co0.17Mn0.02O2
粉末を正極活物質として用いた以外、実施例1と同様で
前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組み立
てた。 Example 9 A cobalt coprecipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 was mixed with 3 mol / liter of nitric acid so that the molar ratio of Mn: (Ni + Co) became 0.02: 1. A 3 mol / l aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise to the dispersion in the manganese aqueous solution, and the mixture was continuously reacted while maintaining the temperature at 40 to 60 ° C while stirring. The obtained product has a molar ratio of Li: (Ni + Co + Mn) of 1.0.
A 3 mol / L aqueous solution of lithium hydroxide was added dropwise so as to have a ratio of 2: 1. After thoroughly mixing, the oxygen concentration was reduced to 18%.
While introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration becomes not less than 100%, it is sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and the oxygen concentration is maintained so that the oxygen concentration becomes 95% or more.
Heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to MPas. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiNi 0.81 Co 0.17 Mn 0.02 O 2 . The obtained LiNi 0.81 Co 0.17 Mn 0.02 O 2
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the powder was used as the positive electrode active material.
【0060】実施例10 Ni0.83Co0.17(OH)2 で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末と水酸化アルミニウムと四ホウ酸リチ
ウムとをB:Al:Mn:(Ni+Co)のモル比が
0.02:0.02:0.03:1となるように3モル
/リットルの硝酸マンガン水溶液に分散させたものに、
3モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して
温度40〜60℃に保持して撹拌しながら連続的に反応
させた。得られた生成物に、Li:(Ni+Co+Mn
+Al+B)のモル比が1.02:1となるように3モ
ル/リットルの水酸化リチウム水溶液を滴下し、十分に
混合した後、酸素濃度が18%以上100%以下となる
ように酸素気流を導入しながら、700℃の温度で保持
された反応炉中に噴霧し、酸素濃度が95%以上となる
ようにして保持した後、1MPasまで加圧しながら8
00℃で5時間加熱処理を行った。得られた生成物をX
線回折により測定したところ、LiNi0.77Co0.16M
n0.03Al0.02B0.02O2 であることが確認された。得
られたLiNi0.77Co0.16Mn0.03Al0.02B0.02O
2 粉末を正極活物質として用いた以外、実施例1と同様
で前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組み
立てた。 Example 10 A cobalt coprecipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 , aluminum hydroxide and lithium tetraborate were mixed at a molar ratio of B: Al: Mn: (Ni + Co) of 0.1. 02: 0.02: 0.03: 1 in a 3 mol / L manganese nitrate aqueous solution,
A 3 mol / L aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise, and the reaction was continuously carried out with stirring at a temperature of 40 to 60 ° C. Li: (Ni + Co + Mn) was added to the obtained product.
+ Al + B) was added dropwise to a 3 mol / liter aqueous lithium hydroxide solution such that the molar ratio of the mixture became 1.02: 1, and after sufficient mixing, an oxygen stream was supplied so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less. While introducing, it is sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and maintained so that the oxygen concentration becomes 95% or more.
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 5 hours. The resulting product is X
As measured by X-ray diffraction, LiNi 0.77 Co 0.16 M
It was confirmed that n 0.03 Al 0.02 B 0.02 O 2 . The obtained LiNi 0.77 Co 0.16 Mn 0.03 Al 0.02 B 0.02 O
The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 described above was assembled in the same manner as in Example 1 except that the two powders were used as the positive electrode active material.
【0061】実施例11 Ni0.83Co0.17(OH)2 で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末と水酸化アルミニウムと四ホウ酸リチ
ウムとフッ化リチウムとをLi:B:Al:F:Mn:
(Ni+Co)のモル比が1。05:0.02:0.0
2:0.05:0.03:0.95となるように3モル
/リットルの硝酸マンガン水溶液に分散させたものに、
3モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して
温度40〜60℃に保持して撹拌しながら連続的に反応
させた。得られた生成物に、Li:(Ni+Co+Mn
+Al+B+F)のモル比が1.05:0.95となる
ように3モル/リットルの水酸化リチウム水溶液を滴下
し、十分に混合した後、酸素濃度が18%以上100%
以下となるように酸素気流を導入しながら、700℃の
温度で保持された反応炉中に噴霧し、酸素濃度が95%
以上となるようにして保持した後、1MPasまで加圧
しながら800℃で5時間加熱処理を行った。得られた
生成物をX線回折により測定したところ、Li1.05Ni
0.75Co0.15Mn0.03Al0.02B0.02F0.0501.95であ
ることが確認された。得られたLi1.05Ni0.75Co
0.15Mn0.03Al0.02B0.02F0.05O1.95粉末を正極活
物質として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1
に示す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 11 Co-precipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 , aluminum hydroxide, lithium tetraborate and lithium fluoride were mixed with Li: B: Al: F: Mn:
The molar ratio of (Ni + Co) is 1.05: 0.02: 0.0.
2: 0.05: 0.03: 0.95 dispersed in a 3 mol / L manganese nitrate aqueous solution so as to be:
A 3 mol / L aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise, and the reaction was continuously carried out with stirring at a temperature of 40 to 60 ° C. Li: (Ni + Co + Mn) was added to the obtained product.
+ Al + B + F), a 3 mol / L aqueous solution of lithium hydroxide was added dropwise so that the molar ratio was 1.05: 0.95, and after sufficient mixing, the oxygen concentration was from 18% to 100%.
While introducing an oxygen stream so as to be as follows, it was sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and the oxygen concentration was 95%
After holding as described above, a heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, Li 1.05 Ni
It was confirmed that the ratio was 0.75 Co 0.15 Mn 0.03 Al 0.02 B 0.02 F 0.05 0 1.95 . The obtained Li 1.05 Ni 0.75 Co
FIG. 1 described above in the same manner as in Example 1 except that 0.15 Mn 0.03 Al 0.02 B 0.02 F 0.05 O 1.95 powder was used as the positive electrode active material.
Was assembled.
【0062】比較例1 D50/rが100以上の正極
活物質(r:0.1、D50:10.0) Ni0.83Co0.17(OH)2 で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末と水酸化アルミニウムとをAl:(N
i+Co)のモル比が0.01:1となるように1モル
/リットルの硝酸アルミニウム水溶液に分散させたもの
に、3モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を滴下
して温度40〜60℃に保持して撹拌しながら連続的に
反応させ、表面を水酸化アルミニウムで被覆した。得ら
れた生成物と水酸化リチウムとをLi:(Ni+Co+
Al)のモル比が1.02:1となるようにボールミル
にて十分に混合した後、酸素濃度が10%以上15%以
下となるようにアルゴンと酸素の混合ガス気流を毎時1
0リットル導入しながら、800℃の温度で5時間熱処
理を行った。得られた生成物をX線回折により測定した
ところ、LiNi0.82Co0.17Al0.01O2 であること
が確認された。得られたしiNi0.82Co0.17Al0.01
O2 粉末を正極活物質として用いた以外、実施例1と同
様で前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組
み立てた。 Comparative Example 1 A positive electrode active material having a D50 / r of 100 or more (r: 0.1, D50: 10.0) Co-precipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 and hydroxide Aluminum and Al: (N
A 3 mol / l sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to a dispersion of 1 mol / l aluminum nitrate aqueous solution such that the molar ratio of (i + Co) became 0.01: 1, and the temperature was maintained at 40 to 60 ° C. The reaction was continued while stirring, and the surface was covered with aluminum hydroxide. The obtained product and lithium hydroxide are mixed with Li: (Ni + Co +
Al) is sufficiently mixed by a ball mill so as to have a molar ratio of 1.02: 1. Then, a mixed gas stream of argon and oxygen is supplied at an hourly rate so that the oxygen concentration becomes 10% or more and 15% or less.
While introducing 0 liter, heat treatment was performed at a temperature of 800 ° C. for 5 hours. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiNi 0.82 Co 0.17 Al 0.01 O 2 . The obtained iNi 0.82 Co 0.17 Al 0.01
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the O 2 powder was used as the positive electrode active material.
【0063】比較例2 D50/rが10未満の正極活
物質(r:1.0、D50:8.0) Ni0.83Co0.17(OH)2 で表されるコバルト共沈水
酸化ニッケル粉末と水酸化アルミニウムとをAl:(N
i+Co)のモル比が0.01:1となるように1モル
/リットルの硝酸アルミニウム水溶液に分散させたもの
に、3モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を滴下
して温度40〜60℃に保持して撹幹しながら連続的に
反応させ、表面を水酸化アルミニウムで被覆した。得ら
れた生成物と水酸化リチウムとをLi:(Ni+Co+
Al)のモル比が1.02:1となるように3モル/リ
ットルの水酸化リチウム水溶液を滴下し、十分に混合し
た後、噴霧乾燥を行った。得られた乾燥物を酸素濃度が
18%以上100%以下となるように酸素気流を導入し
ながら、710℃の温度で48時間保持して得られた生
成物を、酸素気流を導入し酸素濃度が95%以上となる
ようにして保持したのち、1MPasまで加圧しながら
800℃で5時間加熱処理を行った。得られた生成物を
X線回折により測定したところ、LiNi0.82Co0.17
Al0.01O2であることが確認された。得られたLiN
i0.82Co0.17Al0.01O2 粉末を正極活物質として用
いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円筒型
非水電解液二次電池を組み立てた。 Comparative Example 2 A positive electrode active material having a D50 / r of less than 10 (r: 1.0, D50: 8.0) Co-precipitated nickel hydroxide powder represented by Ni 0.83 Co 0.17 (OH) 2 and hydroxide Aluminum and Al: (N
A 3 mol / l sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to a dispersion of 1 mol / l aluminum nitrate aqueous solution such that the molar ratio of (i + Co) became 0.01: 1, and the temperature was maintained at 40 to 60 ° C. The reaction was continued while stirring, and the surface was coated with aluminum hydroxide. The obtained product and lithium hydroxide are mixed with Li: (Ni + Co +
A 3 mol / L aqueous solution of lithium hydroxide was added dropwise so that the molar ratio of (Al) was 1.02: 1, and after sufficient mixing, spray drying was performed. The resulting dried product is kept at a temperature of 710 ° C. for 48 hours while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration becomes 18% or more and 100% or less. Was held at 95% or more, and then a heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was found that LiNi 0.82 Co 0.17
It was confirmed to be Al 0.01 O 2 . LiN obtained
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that i 0.82 Co 0.17 Al 0.01 O 2 powder was used as the positive electrode active material.
【0064】実施例12 硝酸マンガン粉末と硝酸リチウム粉末とをLi:Mnの
モル比が1:1.95となるように混合し、エタノール
を溶媒として十分に分散させた後、酸素濃度が18%以
上100%以下となるように酸素気流を導入しながら、
700℃の温度で保持された反応炉中に噴霧し、得られ
た生成物を酸素濃度が95%以上となるようにして保持
したのち、1MPasまで加圧しながら800℃で5時
間加熱処理を行った。得られた生成物をX線回折により
測定したところ、LiMn2O4であることが確認され
た。得られたLiMn2O4粉末を正極活物質として用い
た以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円筒型非
水電解液二次電池を組み立てた。 Example 12 Manganese nitrate powder and lithium nitrate powder were mixed such that the molar ratio of Li: Mn was 1: 1.95, and sufficiently dispersed using ethanol as a solvent. While introducing an oxygen stream so as to be at least 100% or less,
It is sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and the obtained product is maintained so that the oxygen concentration becomes 95% or more. Then, a heat treatment is performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. Was. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 2 O 4 . A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained LiMn 2 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0065】実施例13 硝酸マンガン粉末と硝酸コバルト粉末および硝酸リチウ
ム粉末とをLi:Mn:Coのモル比が1.02:1.
8:0.2となるように混合し、エタノールを溶媒とし
て十分に分散させた後、酸素濃度が18%以上100%
以下となるように酸素気流を導入しながら、700℃の
温度で保持された反応炉中に噴霧し、得られた生成物を
酸素濃度が95%以上となるようにして保持したのち、
1MPasまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理
を行った。得られた生成物をX線回折により測定したと
ころ、LiMn1.8Co0.2O4であることが確認され
た。得られたLiMn1.8Co0.2O4粉末を正極活物質
として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示
す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 13 A mixture of manganese nitrate powder, cobalt nitrate powder and lithium nitrate powder having a molar ratio of Li: Mn: Co of 1.02: 1.
8: 0.2 and sufficiently dispersed using ethanol as a solvent, and then the oxygen concentration is 18% or more and 100%.
Spraying into a reactor maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen gas stream as described below, and maintaining the resulting product so that the oxygen concentration becomes 95% or more,
Heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 1.8 Co 0.2 O 4 . The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 described above was assembled in the same manner as in Example 1, except that the obtained LiMn 1.8 Co 0.2 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0066】実施例14 硝酸マンガン粉末と硝酸ニッケル粉末および硝酸リチウ
ム粉末とをLi:Mn:Niのモル比が1.02:1.
8:0.2となるように混合し、エタノールを溶媒とし
て十分に分散させた後、酸素濃度が18%以上100%
以下となるように酸素気流を導入しながら、700℃の
温度で保持された反応炉中に噴霧し、得られた生成物を
酸素濃度が95%以上となるようにして保持したのち、
1MPasまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理
を行った。得られた生成物をX線回折により測定したと
ころ、LiMn1.8Ni0.2O4であることが確認され
た。得られたLiMn1.8Ni0.2O4粉末を正極活物質
として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示
す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 14 A mixture of manganese nitrate powder, nickel nitrate powder and lithium nitrate powder having a molar ratio of Li: Mn: Ni of 1.02: 1.
8: 0.2 and sufficiently dispersed using ethanol as a solvent, and then the oxygen concentration is 18% or more and 100%.
Spraying into a reactor maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen gas stream as described below, and maintaining the resulting product so that the oxygen concentration becomes 95% or more,
Heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 1.8 Ni 0.2 O 4 . A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 described above was assembled in the same manner as in Example 1, except that the obtained LiMn 1.8 Ni 0.2 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0067】実施例15 硝酸マンガン粉末と硝酸アルミニウム粉末および硝酸リ
チウム粉末とをLi:Mn:Alのモル比が1.02:
1.98:0.02となるように混合し、エタノールを
溶媒として十分に分散させた後、酸素濃度が18%以上
100%以下となるように酸素気流を導入しながら、7
00℃の温度で保持された反応炉中に噴霧し、得られた
生成物を酸素濃度が95%以上となるようにして保持し
たのち、1MPasまで加圧しながら800℃で5時間
加熱処理を行った。得られた生成物をX線回折により測
定したところ、LiMn1.98Al0.02O4であることが
確認された。得られたLiMn1.98Al0.02O4粉末を
正極活物質として用いた以外、実施例1と同様で前述し
た図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 15 A mixture of manganese nitrate powder, aluminum nitrate powder and lithium nitrate powder having a molar ratio of Li: Mn: Al of 1.02:
1.98: 0.02, and sufficiently dispersed using ethanol as a solvent. Then, while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration becomes 18% or more and 100% or less, 7
The product is sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 00 ° C., and the obtained product is maintained so that the oxygen concentration becomes 95% or more. Then, a heat treatment is performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. Was. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 1.98 Al 0.02 O 4 . A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained LiMn 1.98 Al 0.02 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0068】実施例16 硝酸マンガン粉末と四ホウ酸リチウム粉末および硝酸リ
チウム粉末とをLi:Mn:Bのモル比が1.02:
1.98:0.02となるようにエタノールを溶媒とし
て十分に分散させた後、酸素濃度が18%以上100%
以下となるように酸素気流を導入しながら、700℃の
温度で保持された反応炉中に噴霧し、得られた生成物を
酸素濃度が95%以上となるようにして保持したのち、
1MPasまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理
を行った。得られた生成物をX線回折により測定したと
ころ、LiMn1.98B0.02O4であることが確認され
た。得られたLiMn1.98B0.02O4粉末を正極活物質
として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示
す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 16 A mixture of manganese nitrate powder, lithium tetraborate powder and lithium nitrate powder having a molar ratio of Li: Mn: B of 1.02:
After sufficiently dispersing ethanol in a solvent such that the ratio becomes 1.98: 0.02, the oxygen concentration is from 18% to 100%.
Spraying into a reactor maintained at a temperature of 700 ° C. while introducing an oxygen gas stream as described below, and maintaining the resulting product so that the oxygen concentration becomes 95% or more,
Heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to 1 MPa. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 1.98 B 0.02 O 4 . A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery as shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained LiMn 1.98 B 0.02 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0069】実施例17 硝酸マンガン粉末とフッ化リチウム粉末と硝酸リチウム
粉末とをLi:Mn:Fのモル比が1.02:2:0.
02となるように混合し、エタノールを溶媒として十分
に分散させた後、酸素濃度が18%以上100%以下と
なるように酸素気流を導入しながら、700℃の温度で
保持された反応炉中に噴霧し、得られた生成物を酸素濃
度が95%以上となるようにして保持したのち、1MP
asまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理を行っ
た。得られた生成物をX線回折により測定したところ、
Li1.02Mn2 F0.02O3.98であることが確認された。
得られたLi1.02Mn2 F0.02O3.98粉末を正極活物質
として用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示
す円筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Example 17 A manganese nitrate powder, a lithium fluoride powder and a lithium nitrate powder were mixed at a molar ratio of Li: Mn: F of 1.02: 2: 0.
02, and sufficiently dispersed using ethanol as a solvent. Then, while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration becomes 18% or more and 100% or less, the reaction furnace was maintained at a temperature of 700 ° C. And the resulting product is maintained at an oxygen concentration of 95% or more, and then 1MP
As a result, a heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while the pressure was increased to as. When the obtained product was measured by X-ray diffraction,
Li 1.02 Mn 2 F 0.02 O 3.98 was confirmed.
A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained Li 1.02 Mn 2 F 0.02 O 3.98 powder was used as a positive electrode active material.
【0070】実施例18 硝酸マンガン粉末、硝酸アルミニウム粉末、硝酸ニッケ
ル粉末、硝酸コバルト粉末、および四ホウ酸リチウムと
フッ化リチウムをLi:Mn:Ni:Co:B:Al:
Fのモル比が1.02:1.92:0.02:0.0
2:0.02:0.02となるように混合し、エタノー
ルを溶媒として十分に分散させた後、酸素濃度が18%
以上100%以下となるように酸素気流を導入しなが
ら、700℃の温度で保持された反応炉中に噴霧し、酸
素濃度が95%以上となるようにして保持した後、1M
Pasまで加圧しながら800℃で5時間加熱処理を行
った。得られた生成物をX線回折により測定したとこ
ろ、Li2.01Mn1.92Co0.02Ni0.02Al0.02B0.02
F0.04O3.96であることが確認された。得られたLi
2.01Mn1.8Co0.04Ni0.04Al0.04B0.04F0.04O
3.96粉末を正極活物質として用いた以外、実施例1と同
様で前述した図1に示す円筒型非水電解液二次電池を組
み立てた。 Example 18 Manganese nitrate powder, aluminum nitrate powder, nickel nitrate powder, cobalt nitrate powder, and lithium tetraborate and lithium fluoride were mixed with Li: Mn: Ni: Co: B: Al:
The molar ratio of F is 1.02: 1.92: 0.02: 0.0
2: 0.02: 0.02, and sufficiently dispersed using ethanol as a solvent.
While introducing an oxygen gas stream so that the oxygen concentration is at least 100%, the solution is sprayed into a reaction furnace maintained at a temperature of 700 ° C., and is maintained at an oxygen concentration of 95% or more.
A heat treatment was performed at 800 ° C. for 5 hours while pressurizing to Pas. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was found that Li 2.01 Mn 1.92 Co 0.02 Ni 0.02 Al 0.02 B 0.02
F 0.04 O 3.96 was confirmed. Li obtained
2.01 Mn 1.8 Co 0.04 Ni 0.04 Al 0.04 B 0.04 F 0.04 O
The cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that 3.96 powder was used as the positive electrode active material.
【0071】比較例3 D50/rが100以上の正極
活物質(r:0.1、D50:15.0) 硝酸マンガン粉末と硝酸リチウム粉末とをLi:Mnの
モル比が1.02:2となるようにエタノールを溶媒と
して十分に分散させた後、噴霧乾燥を行った。得られた
乾燥物を酸素濃度が18%以上100%以下となるよう
に酸素気流を導入しながら、650℃の温度で5時間保
持して加熱処理を行った。得られた生成物をX線回折に
より測定したところ、LiMn2O4であることが確認さ
れた。得られたしiMn2O4粉末を正極活物質として用
いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円筒型
非水電解液二次電池を組み立てた。 Comparative Example 3 A cathode active material having a D50 / r of 100 or more (r: 0.1, D50: 15.0) A manganese nitrate powder and a lithium nitrate powder having a molar ratio of Li: Mn of 1.02: 2. After sufficient dispersion using ethanol as a solvent so as to obtain, spray drying was performed. The obtained dried product was heated at a temperature of 650 ° C. for 5 hours while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 2 O 4 . The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained iMn 2 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0072】比較例4 D50/rが10未満の正極活
物質(r:1.0、D50:8.0) 硝酸マンガン粉末と硝酸リチウム粉末とをLi:Mnの
モル比が1.02:2となるようにエタノールを溶媒と
して十分に分散した後、噴霧乾燥を行った。得られた乾
燥物を酸素濃度が18%以上100%以下となるように
酸素気流を導入しながら、700℃の温度で48時間保
持して加熱処理を行った。得られた生成物をX線回折に
より測定したところ、LiMn2 O4 であることが確認
された。得られたしiMn2 O4 粉末を正極活物質とし
て用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円
筒型非水電解液二次電池を組み立てた。 Comparative Example 4 A positive electrode active material having a D50 / r of less than 10 (r: 1.0, D50: 8.0) A manganese nitrate powder and a lithium nitrate powder having a molar ratio of Li: Mn of 1.02: 2. After sufficient dispersion using ethanol as a solvent, spray drying was performed. The obtained dried product was heated at a temperature of 700 ° C. for 48 hours while introducing an oxygen stream so that the oxygen concentration became 18% or more and 100% or less. When the obtained product was measured by X-ray diffraction, it was confirmed to be LiMn 2 O 4 . The cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the obtained iMn 2 O 4 powder was used as a positive electrode active material.
【0073】実施例1〜18、比較例1〜4の電池特性
は表1に示す通りである。それぞれの非水電解液二次電
池について、充電を4.2Vまで定電流400mAで行
った後、さらに4.2Vの定電圧でトータル8時間行
い、2.7Vまで400mA、2000mA、4000
mAの定電流で放電したときの放電容量を測定し、40
0mA放電時の容量に対する容量維持率を求めた。ま
た、充電を4.2Vまで定電流400mAで行った後、
さらに4.2Vの定電圧でトータル8時間行った後、
2.7Vまで400mAの定電流で放電したときの充放
電サイクル特性を調べた。The battery characteristics of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 4 are as shown in Table 1. For each nonaqueous electrolyte secondary battery, charging was performed at a constant current of 400 mA up to 4.2 V, followed by a constant voltage of 4.2 V for a total of 8 hours, and then 400 mA, 2000 mA, and 4000 up to 2.7 V.
The discharge capacity when discharging at a constant current of mA was measured, and 40
The capacity retention ratio with respect to the capacity at the time of 0 mA discharge was determined. Also, after charging was performed at a constant current of 400 mA up to 4.2 V,
After a total of 8 hours at a constant voltage of 4.2 V,
The charge / discharge cycle characteristics when discharging at a constant current of 400 mA to 2.7 V were examined.
【0074】 表1 非水電解液二次電池における、D50/rと特性値 放電時容量維持率(%) 平均放電例番号 D50/r 2000mA 4000mA 電圧(V) サイクル寿命* 実施例1 25 92 80 3.67 510 実施例2 33 95 82 3.64 525 実施例3 48 96 83 3.65 530 実施例4 14 98 83 3.68 550 実施例5 25 90 71 3.62 510 実施例6 40 88 69 3.61 550 実施例7 50 88 70 3.64 535 実施例8 33 87 66 3.62 540 実施例9 50 85 67 3.63 510 実施例10 48 84 65 3.61 520 実施例11 29 83 62 3.62 550 実施例12 25 82 64 3.83 500 実施例13 40 84 72 3.82 540 実施例14 29 81 61 3.82 520 実施例15 33 85 70 3.81 530 実施例16 14 83 65 3.78 525 実施例17 48 81 63 3.75 540 実施例18 33 80 61 3.76 530 比較例1 100 67 35 3.56 530 比較例2 8 89 78 3.62 100 比較例3 150 62 34 3.68 500比較例4 8 84 72 3.72 100 * 容量が初期容量の80%に到達するサイクル数Table 1 D50 / r and characteristic value of the nonaqueous electrolyte secondary battery Capacity retention rate during discharge (%) Average discharge example number D50 / r 2000 mA 4000 mA Voltage (V) Cycle life * Example 1 25 92 80 3.67 510 Example 2 33 95 82 3.64 525 Example 3 48 96 83 3.65 530 Example 4 14 98 83 3.68 550 Example 5 25 90 71 3.62 510 Example 6 40 88 69 3.61 550 Example 7 50 88 70 3.64 535 Example 8 33 87 66 3.62 540 Example 9 50 85 67 3.63 510 Example 10 48 84 65 3.61 520 Example 11 29 83 62 3.62 550 Example 12 25 82 64 3.83 500 Example 13 40 84 72 3.82 540 Example 14 29 81 61 3.82 5 0 Example 15 33 85 70 3.81 530 Example 16 14 83 65 3.78 525 Example 17 48 81 63 3.75 540 Example 18 33 80 61 3.76 530 Comparative Example 1 100 67 35 3.56 530 Comparative Example 2 8 89 78 3.62 100 Comparative Example 3 150 62 34 3.68 500 Comparative Example 4 8 84 72 3.72 100 * The number of cycles in which the capacity reaches 80% of the initial capacity.
【0075】表1に示したように、実施例1〜18の非
水電解液二次電池は、比較例1〜4の非水電解液二次電
池に較べて、放電電位が高く、大電流特性に優れる。ま
た、サイクル特性が顕著に改善されることがわかる。As shown in Table 1, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 18 have a higher discharge potential and a higher current than the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 4. Excellent characteristics. Further, it can be seen that the cycle characteristics are significantly improved.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電電圧が高く大電流充放電特性に優れ、かつサイクル
特性に優れる非水電解液二次電池を提供することができ
る。As described above, according to the present invention,
A non-aqueous electrolyte secondary battery having a high discharge voltage, excellent large-current charge / discharge characteristics, and excellent cycle characteristics can be provided.
【図1】本発明に係わる円筒型非水電解液二次電池を示
す部分断面図。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.
1 容器 2 絶縁体 3 電極群 4 正極 5 セパレータ 6 負極 7 絶縁紙 8 絶縁封口板 9 正極端子 10 正極リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Insulator 3 Electrode group 4 Positive electrode 5 Separator 6 Negative electrode 7 Insulating paper 8 Insulating sealing plate 9 Positive electrode terminal 10 Positive electrode lead
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/00 - 4/02 H01M 10/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4/00-4/02 H01M 10/40
Claims (5)
(ここで、0.9≦x≦1.1、0≦y≦0.5、0≦
z≦0.25、1≦n≦2、MはCo、Ni、Mnから
選ばれる少なくとも一種以上の遷移元素、AはCo、N
i、Mn、B、Alから選ばれる少なくとも一種以上の
元素である)で表される複合酸化物を正極活物質に用い
た正極、 (B)リチウムイオンを吸蔵・放出する化合物を含む負
極、および (C)非水溶媒に電解質を溶解した電解液とを具備して
なる非水電解液二次電池であって、前記正極活物質はC
軸配向性を持った結晶構造を有する、一次粒子からなる
二次粒子を形成し、かつ一次粒子の短尺方向平均長さr
と二次粒子の粒度分布の体積累積頻度が50%に達する
粒径D50との比D50/rが 10≦D50/r≦50 であることを特徴とする非水電解液二次電池。(A) The general formula Li x M 1-y A y F z O 2n-z
(Where 0.9 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0 ≦
z ≦ 0.25, 1 ≦ n ≦ 2, M is at least one or more transition elements selected from Co, Ni, Mn, A is Co, N
(i) at least one element selected from i, Mn, B, and Al) as a positive electrode active material; (B) a negative electrode containing a compound that absorbs and releases lithium ions; and (C) a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrolyte solution in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent, wherein the positive electrode active material is C
Form secondary particles consisting of primary particles having a crystal structure with axial orientation, and average length r of the primary particles in the short direction.
A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a ratio D50 / r between the particle diameter D50 at which the volume cumulative frequency of the particle size distribution of the secondary particles reaches 50% is 10 ≦ D50 / r ≦ 50.
請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。3. r is 0.1 μm or more and 1 μm or less;
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
ある、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解液
二次電池。4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein D50 is 0.2 μm or more and 50 μm or less.
10、50、および90%に達する粒径をそれぞれ、D
10、D50、およびD90としたとき、 0.3≦(D10/D50)≦0.8、かつ 1≦(D90/D50)≦3 である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解
液二次電池。5. The particle diameter of the composite oxide at which the volume cumulative frequency of the particle size distribution reaches 10, 50 and 90% is D, respectively.
The method according to claim 1, wherein when D, D50, and D90, 0.3 ≦ (D10 / D50) ≦ 0.8, and 1 ≦ (D90 / D50) ≦ 3. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
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